Aritalab:Lecture/Biochem/Modularity - Revision history

Adm: /* バイオロジーとモジュール */

2011-07-07T00:27:30Z

‎バイオロジーとモジュール

Adm at 21:24, 6 July 2011

2011-07-06T21:24:11Z

Adm: /* フィードバックループ */

2011-07-06T16:23:09Z

‎フィードバックループ

Adm: /* 負のフィードバック */

2011-07-06T15:53:45Z

‎負のフィードバック

Adm: /* 負のフィードバック */

2011-06-20T03:53:18Z

‎負のフィードバック

Adm at 21:01, 19 June 2011

2011-06-19T21:01:23Z

Adm at 07:21, 16 June 2011

2011-06-16T07:21:19Z

Adm: Created page with "==バイオロジーとモジュール== ;From molecular to modular cell biology : Hartwell LH, Hopfield JJ, Leibler S, Murray AW in ''Nature'' 402(6761 Suppl):C47-52 * Hodgkin..."

2011-06-16T06:12:29Z

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==バイオロジーとモジュール==
;From molecular to modular cell biology
: Hartwell LH, Hopfield JJ, Leibler S, Murray AW in ''Nature'' 402(6761 Suppl):C47-52
* Hodgkin–Huxley 方程式 ... ニューロンのスパイク
*

==フィードバックループ==
{|
|valign="top"|
Mitogen-activated Protein Kinase (MAPK) は全身の細胞で発現し、細胞外のシグナルを核内に伝える代表的なシグナル伝達経路です。
MAPK とは総称で、代表的なものにERK1/2などがあります。ここでは MAPK が MAPキナーゼキナーゼ (MAPKK) により 2 段階のリン酸化を受け、MAPKK はMAPKKキナーゼにより 2 段階のリン酸化を受けるモデルになっています。最終的にできるMAPK二リン酸は、MKKK を抑制しています。
このサイクルに一つだけ「抑制」の効果があるので、負のフィードバックループになっています。

初期値をみると MKKK, MKK, MAPK がそれぞれ 90, 280, 280 になっています。MKKKのリン酸化だけを考えてみましょう。もしもフィードバックループがないなら、MKKKとMKKK-Pは平衡状態になり、特に量の変動がない状態に落ち着くはずです。<br/>
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKonly.png|300px|MAPK pathway by Cell Designer]]
|
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPK.png|400px|MAPK pathway by Cell Designer]]
|}
{|
|valign="top"|
つぎにMKKKとMKKだけに注目したネットワークを作って動きを見てみます。上の図にあった黄色と赤のライン (MKKK) はこの図において黄色と緑になっています。MKKの三つが左から順にそれぞれ赤、水色、青です。赤と青に注目してください。MKKKの動きと同じです。<br/>
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKsim.png|300px|MKKK and MKK]]

|valign="top"|
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKK.png|400px|MKKK and MKK]]
|}
{|
|valign="top"|
これはMKKK, MKK, MAPK とカスケードを足しても同じ動きをします。フィードバックがない状態では、全くリン酸化されていないMAPK (黄緑) と二回リン酸化された MAPK (灰色) 関係は、初期状態から量が逆転しておわります。<br/>
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKandMAPKsim.png|300px|MKKK and MKK and MAPK]]

|valign="top"|
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKandMAPK.png|400px|MKKK and MKK and MAPK]]
|}

{|
|valign="top"|
ここで最初のネットワークに戻してシミュレーションをやってみましょう。黄色と水色、赤とマゼンタ、黄緑と灰色が相補的な動きを見せるところは一緒です。しかし、灰色が上がってくると量が増えていた水色 (MKKK) が減ってくることに注意してください。水色と黄色はゆっくりと反転して初期状態に戻っていきます。それに遅れて赤とマゼンタが戻っていくこともわかります。
|valign="top"|
[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPKsim.png|400px|MKKK and MKK and MAPK]]
|}

@@ Line 17: / Line 17: @@
 ===負のフィードバック===
 負のフィードバックは出力量に比例して入力部分を抑えるように働くため、以下の効果を持ちます。
 * 平衡状態に導いて安定させる
@@ Line 22: / Line 23: @@
 安定効果は想像しやすいですが、振動現象はわかりにくいかもしれません。
 シミュレーションソフトを用いると、その動きを実感することができます。（[[Aritalab:Lecture/Biochem/Modularity/NF|Cell Designerによるシミュレーションページへ]]）
 ===正のフィードバック===
-正のフィードバックは入力を増強させるように働くため、出力を 0 か 1 かといった極端な値に固定する働き（スイッチ効果）を持ちます。この現象をヒステリシスとも呼びます。
+[[File:Lecture-Biochem-Modularity-pf.png|Positive Feedback|60px|thumb]]
 ==フィードフォワードループ==

@@ Line 9: / Line 9: @@
 ==フィードバックループ==
 フィードバックは生体内の代表的なモジュールで、特に遺伝子発現や代謝のホメオスタシスを保つのに必要です。
 入力信号を高めるように働く効果を正、弱めるように働く場合を負といいます。
@@ Line 20: / Line 24: @@
 ===正のフィードバック===
-正のフィードバックは入力を増強させるように働くため、出力を 0 か 1 かといった極端な値に固定する働きを持ちます。
+正のフィードバックは入力を増強させるように働くため、出力を 0 か 1 かといった極端な値に固定する働き（スイッチ効果）を持ちます。この現象をヒステリシスとも呼びます。
-−
 ==フィードフォワードループ==

@@ Line 14: / Line 14: @@
 ===負のフィードバック===
 負のフィードバックは出力量に比例して入力部分を抑えるように働くため、以下の効果を持ちます。
-* 平衡状態に導いて安定させる、か
+* 平衡状態に導いて安定させる
 * 振動させる
 安定効果は想像しやすいですが、振動現象はわかりにくいかもしれません。

@@ Line 13: / Line 13: @@
 ===負のフィードバック===
-負のフィードバックは出力量に比例して入力部分を抑えるように働くため、出力を
+負のフィードバックは出力量に比例して入力部分を抑えるように働くため、以下の効果を持ちます。
 * 平衡状態に導いて安定させる、か
 * 振動させる
-働きを持ちます。安定効果は想像しやすいですが、振動現象はわかりにくいかもしれません。
+安定効果は想像しやすいですが、振動現象はわかりにくいかもしれません。
 シミュレーションソフトを用いると、その動きを実感することができます。（[[Aritalab:Lecture/Biochem/Modularity/NF|Cell Designerによるシミュレーションページへ]]）
 ===正のフィードバック===
 正のフィードバックは入力を増強させるように働くため、出力を 0 か 1 かといった極端な値に固定する働きを持ちます。

@@ Line 10: / Line 10: @@
 ==フィードバックループ==
 フィードバックは生体内の代表的なモジュールで、特に遺伝子発現や代謝のホメオスタシスを保つのに必要です。
-{|
+入力信号を高めるように働く効果を正、弱めるように働く場合を負といいます。
-|valign="top"|
-Mitogen-activated Protein Kinase (MAPK) は全身の細胞で発現し、細胞外のシグナルを核内に伝える代表的なシグナル伝達経路です。
-MAPK とは総称で、代表的なものにERK1/2などがあります。ここでは MAPK が MAPキナーゼキナーゼ (MAPKK) により 2 段階のリン酸化を受け、MAPKK はMAPKKキナーゼにより 2 段階のリン酸化を受けるモデルになっています。最終的にできるMAPK二リン酸は、MKKK を抑制しています。
-このサイクルに一つだけ「抑制」の効果があるので、負のフィードバックループになっています。
-初期値をみると MKKK, MKK, MAPK がそれぞれ 90, 280, 280 になっています。MKKKのリン酸化だけを考えてみましょう。もしもフィードバックループがないなら、MKKKとMKKK-Pは平衡状態になり、特に量の変動がない状態に落ち着くはずです。<br/>
+===負のフィードバック===
-[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKonly.png|300px|MAPK pathway by Cell Designer]]
+負のフィードバックは出力量に比例して入力部分を抑えるように働くため、出力を
+* 平衡状態に導いて安定させる、か
-[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPK.png|400px|MAPK pathway by Cell Designer]]
+* 振動させる
-|}
+働きを持ちます。安定効果は想像しやすいですが、振動現象はわかりにくいかもしれません。
-{|
+シミュレーションソフトを用いると、その動きを実感することができます。（[[Aritalab:Lecture/Biochem/Modularity/NF|Cell Designerによるシミュレーションページへ]]）
-|valign="top"|
+===正のフィードバック===
-つぎにMKKKとMKKだけに注目したネットワークを作って動きを見てみます。上の図にあった黄色と赤のライン (MKKK) はこの図において黄色と緑になっています。MKKの三つが左から順にそれぞれ赤、水色、青です。赤と青に注目してください。MKKKの動きと同じです。<br/>
+正のフィードバックは入力を増強させるように働くため、出力を 0 か 1 かといった極端な値に固定する働きを持ちます。
-[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKsim.png|300px|MKKK and MKK]]
 ==フィードフォワードループ==

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 ==バイオロジーとモジュール==
 ;From molecular to modular cell biology
 : Hartwell LH, Hopfield JJ, Leibler S, Murray AW  in ''Nature'' 402(6761 Suppl):C47-52