Aritalab:Lecture/Biochem/Modularity/NF - Revision history

Adm: /* MAPK カスケードと負のフィードバック */

2019-06-06T19:35:59Z

‎MAPK カスケードと負のフィードバック

Adm: /* MAPK カスケードと負のフィードバック */

2019-06-06T18:49:38Z

‎MAPK カスケードと負のフィードバック

Adm: /* MAPK カスケードと負のフィードバック */

2019-06-06T18:26:33Z

‎MAPK カスケードと負のフィードバック

Adm at 04:03, 20 June 2011

2011-06-20T04:03:17Z

Adm at 03:31, 20 June 2011

2011-06-20T03:31:21Z

Adm at 21:00, 19 June 2011

2011-06-19T21:00:16Z

Adm at 21:00, 19 June 2011

2011-06-19T21:00:03Z

Adm at 20:57, 19 June 2011

2011-06-19T20:57:40Z

Adm at 20:31, 19 June 2011

2011-06-19T20:31:46Z

Adm: Created page with " {| |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..."

2011-06-18T10:31:10Z

Created page with " {| |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..."

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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]]
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[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPK.png|400px|MAPK pathway by Cell Designer]]
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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]]

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[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKK.png|400px|MKKK and MKK]]
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|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]]
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|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。
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[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPKsim.png|400px|MKKK and MKK and MAPK]]
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 |valign="top"|
 BioModelsからダウンロードしたモデルが上のモデルと同じかどうかは一見わかりにくいですが、エディタでタンパク質の位置関係を整理すると、同じモデルであることがわかります。
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 [[File:0000000010.png|400px|MAPK pathway by Cell Designer]]
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 |valign="top"|
-とりあえず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。
+とりあえず経路全体をシミュレーションしてみます（Simulationパネル）。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。
-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。(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。) シミュレーション結果のグラフでは、黄色、赤、緑色の線がそれぞれ 90, 280, 280 の値からスタートしているのがわかります。
+初期値をみると Mos, Mek1, Erk2 がそれぞれ 90, 280, 280 になっています。(リン酸化されていない初期状態。) シミュレーション結果のグラフでは、黄色、赤、緑色の線がそれぞれ 90, 280, 280 の値からスタートしているのがわかります。
-残りの初期値はすべて 10 になっていて、全てリン酸化されたタンパク質を表現しています。MKK, MAPK は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。
+残りの初期値はすべて 10 になっていて、全てリン酸化されたタンパク質を表現しています。Mek1, Erk2 は2段階のリン酸化がおこなわれます。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPKsim.png|300px|MKKK and MKK]]
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-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。一番上の行（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。
+ここでフィードバックに当たる部分のヒル式を MKKK / (K1 + MKKK) 形に修正し、フィードバックをなくします。ループがないため、MosとMos-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きます。
-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。
-左図で黄色が MKKK-P, 赤色が MKKK です。全ての MKKK がリン酸化されてそのまま動かないことがわかります。
+左図で黄色が Mos-P, 赤色が Mos です。全ての Mos がリン酸化されてそのまま動かないことがわかります。
-MKKKとMKKK-Pはそれぞれ 90, 10 が初期値だったので合計した 100 が最終的な MKKK-P の量になっています。
+Mos とMos-Pはそれぞれ 90, 10 が初期値だったので合計した 100 が最終的な Mos-P の量になっています。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKonly.png|300px|MAPK pathway by Cell Designer]]
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-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。
+つぎにシミュレーションパネルのチェックボックスを利用して、Mos, Mek1だけの表示にしてみます。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。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKK.png|300px|MKKK and MKK]]
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 |valign="top"|
-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。）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。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。MKK, MKK-P, MKK-PPの初期値はそれぞれ 280, 10, 10 だったので合計した 300 に近い値が MKK-PP （青）の最終値です。　また MKK-P （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。
+Mosとそのリン酸化体、Mek1とそのリン酸化体はいずれも相補的な挙動をみせています。二段階リン酸化を経る場合、一段階目のリン酸化体は量が大きく増えない点にも注意しましょう。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKsim.png|300px|MKKK and MKK]]
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-ここまでの知見はMKKK, MKK, MAPK とカスケードが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。）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 と 二回リン酸化された MAPK　の関係は、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。
+ここまでの知見はカスケードが何段階になっても同じです。フィードバックがない状態では、それぞれのタンパク質がリン酸化されておわります。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKandMAPK.png|300px|MKKK and MKK and MAPK]]
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 |valign="top"|
 フィードバックがない状態で8種類のタンパク質を観測すると
-: MKKK: 黄色と水色
+: Mos: 黄色と水色
-: MKK: 赤とマゼンタ
+: Mek1: 赤とマゼンタ
-: MAPK: 緑と薄いグレー
+: Erk2: 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。）
-量が変化しはじめる時間をみると、その順序は　MKKK &rarr; MKK &rarr; MAPK です。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。
+量が変化しはじめる時間をみると、その順序は　Mos &rarr; Mek1 &rarr; Erk2 です。Mek2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。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKandMAPKsim.png|300px|MKKK and MKK and MAPK]]
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 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。
-ネットワーク図における MKKK, MKK, MAPK の各グループをモジュールと考え、代表タンパク質 (MKKK-P, MKK-PP, MAPK-PP) だけを表示させてみます。
+ネットワーク図における各タンパク質をモジュールと考え、代表タンパク質 (Mos-P, Mek1-PP, Erk2-PP) だけを表示させてみます。
 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。
-薄いグレー色が上がってくるにつれて量が増えていた水色 (MKKK-P) が減ってくることに注意してください。
+薄いグレー色が上がってくるにつれて量が増えていた水色 (Mos-P) が減ってくることに注意してください。
-水色が減るということは、これと相補的な挙動をする黄色 (MKKK) が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。
+水色が減るということは、これと相補的な挙動をする黄色 (Mos) が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。
+|
 |valign="top"|

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 ==MAPK カスケードと負のフィードバック==
 ここでは Cell Designer ソフトウェアを用いて、MAPK　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。
-Cell Designer ソフトウェアのサンプルファイルの中から、 MAPK を選択してください。
+Cell Designer ソフトウェアのデータベースBioModelsから、 MAPK を検索してBIOMD0000000010を選択してください。
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 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。
+MAPK とは総称で、代表的なものにERK1/2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。
 左図の右下から左上に戻ってくる経路 （J0という反応を┴型で抑制している) が、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。

← Older revision		Revision as of 04:03, 20 June 2011
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		+	__FORCETOC__
		+
	==MAPK カスケードと負のフィードバック==		==MAPK カスケードと負のフィードバック==
	ここでは Cell Designer ソフトウェアを用いて、MAPK　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。		ここでは Cell Designer ソフトウェアを用いて、MAPK　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。

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 とりあえず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。
-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。(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。) それ以外の初期値はすべて 10 になっていて、それぞれタンパク質のリン酸化状態を表現しています。MKK, MAPK は2段階のリン酸化がおこなわれるのでＰがはいる丸印がボックスに2箇所ずつ用意されています。
+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。(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。) シミュレーション結果のグラフでは、黄色、赤、緑色の線がそれぞれ 90, 280, 280 の値からスタートしているのがわかります。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPKsim.png|300px|MKKK and MKK]]
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-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います。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。
+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。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKK.png|300px|MKKK and MKK]]
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-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。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注意します。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の動きと同じく、相補的な挙動をみせています。MKK, MKK-P, MKK-PPの初期値はそれぞれ 280, 10, 10 だったので合計した 300 に近い値が MKK-PP （青）の最終値です。　また MKK-P （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。
+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。）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。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。MKK, MKK-P, MKK-PPの初期値はそれぞれ 280, 10, 10 だったので合計した 300 に近い値が MKK-PP （青）の最終値です。　また MKK-P （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。
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 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKsim.png|300px|MKKK and MKK]]
@@ Line 55: / Line 56: @@
 : MKK: 赤とマゼンタ
 : MAPK: 緑と薄いグレー
-という3組の動きがどれも似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。）
+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。）
-量が変化する時間をみると、その順序は　MKKK &rarr; MKK &rarr; MAPK です。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。
+量が変化しはじめる時間をみると、その順序は　MKKK &rarr; MKK &rarr; MAPK です。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。
 |valign="top"|
 [[File:Lecture-Biochem-Modularity-MKKKandMKKandMAPKsim.png|300px|MKKK and MKK and MAPK]]
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-ここで最初のネットワークに戻して、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。
+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。
 ネットワーク図における MKKK, MKK, MAPK の各グループをモジュールと考え、代表タンパク質 (MKKK-P, MKK-PP, MAPK-PP) だけを表示させてみます。
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 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。なぜなら、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が順番に量を増加させ、順番に量を減少させるだけです。
+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。
 ですから、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。

← Older revision		Revision as of 21:00, 19 June 2011
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	===まとめ===		===まとめ===
−	負のフィードバックは、振動現象を実現する。	+	;負のフィードバックは、振動現象を実現する。

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-<sup>Superscript text</sup>==MAPK カスケードと負のフィードバック==
+==MAPK カスケードと負のフィードバック==
 ここでは Cell Designer ソフトウェアを用いて、MAPK　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。
 Cell Designer ソフトウェアのサンプルファイルの中から、 MAPK を選択してください。
@@ Line 83: / Line 83: @@
 |[[File:Lecture-Biochem-Modularity-MAPKcycle-long.png|300px|MKKK and MKK and MAPK]]
 |}