カスケードのシミュレーションを実感することを目標としています。検索してBIOMD0000000010を選択してください。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。総称で、代表的なものにERK1/2があります。段階のリン酸化を受けるモデルになっています。抑制効果を表しています。このサイクルには、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。経路全体をシミュレーションしてみます。8種のタンパク質が複雑な動きをすることがわかります。(ネットワーク図でいうと3種に色分けされた行方向のグループについて、それぞれ一番左の要素です。値からスタートしているのがわかります。なっていて、全てリン酸化されたタンパク質を表現しています。2段階のリン酸化がおこなわれるので、ネットワーク図を見るとPが記される丸印がボックスに2箇所ずつ用意されています。ここで一番上の行(黄色)に注目します、つまりMKKKのリン酸化だけを考えてみましょう。上の行(黄色)だけを残して残りを消去し、シミュレーションをおこなってみます。フィードバックループがないため、MKKKとMKKK-P(リン酸化された状態)が平衡状態、つまり量の変動がない状態に落ち着くはずです。リン酸化されてそのまま動かないことがわかります。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。ネットワーク図でいうと、黄色と緑の要素だけ残してシミュレーションをおこなうので、右図のようになります。フィードバックループがないため、やはり量の変動がない状態に落ち着くはずです。これがシミュレーション結果です。(MKKK関連の2タンパク質だけシミュレーションした場合と同じタンパクでも色が変わっています。この図において黄色と緑になっています。一つ前のシミュレーション結果とはy軸方向のスケーリングが異なることにも注意してください。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の動きと同じく、相補的な挙動をみせています。(水色)は初めに量が増えるものの、最終的には小さい値で平衡を保つことになります。カスケードが3段階になっても同じ動きのはずです。(何段階になっても同じ。関係は、初期状態から量が逆転しておわるだけと予想されます。フィードバックがないだけのネットワークをシミュレーションしてみます。緑と薄いグレーという3組の動きがどれも似て、いずれも相補的に動いていることがわかります。(ちょっとわかりにくいですが色を確認してください。MAPKの薄いグレーだけは増加のスピードが速くマゼンタを追い抜いて量が増えますが、増加し始めるタイミングはマゼンタより遅いことに注目してください。ここで最初のネットワークに戻って、フィードバックを考慮した状態で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、緑と薄いグレーが相補的な動きを見せるところは一緒です。この3者がネットワークの挙動を示す鍵となっています。減ってくることに注意してください。増えるということで、シミュレーションの初期に近い状態に戻っていきます。ここまで読んできた人は、最初のシミュレーション結果を複雑で難しいとは思わなくなります。3つのモジュールに分けて考えればよく、水色、マゼンタ、薄いグレーの挙動だけ把握すればあとは補えることがわかったからです。下の図で左が「難しく見える」シミュレーション結果です。このうち、3モジュールに注目すると真ん中のようになります。結局、3つのタンパク質グループ(ネットワーク図における黄色、黄緑、青の3種)が順番に量を増加させ、順番に量を減少させるだけです。時間軸を長くとると右図のようになり、振動していることがわかります。まとめ負のフィードバックは、振動現象を実現する。Metabolomics.JPDisclaimers。