システム生物学

細胞の増殖や分化、生体ホメオスタシス、発生、神経活動などのさまざまな生命現象の特徴を、個々の分子や遺伝子が集まって機能する分子ネットワークの「システム」の振る舞いとして理解する。簡単な分子ネットワークの組み合わせでできる微分回路や積分回路、振動子、メモリ、スイッチ応答などの振る舞いを、具体的な生命現象に照らし合わせながら講義する。さらに、最近急速に発展しつつある多階層オミクスを統合したデータドリブンのシステム生物学についても紹介する。 6月7日【1】生化学反応系のシステム生物学；フィードフォワード(1)。微分積分回路と細胞運命決定 6月14日【2】生化学反応系のシステム生物学；フィードフォワード(2)。インスリンの時間パターンによる生体ホメオスタシスの制御、AKT 低周波フィルタと細胞成長制御 6月21日【3】生化学反応系のシステム生物学；ネガティブフィードバック。振動、共振周波数、固有値と解の振る舞い。 6月28日【4】生化学反応系のシステム生物学；ポジティブフィードバック。ヘモグロビンの高次反応と協同性、ポジティブフィードバックによるスイッチ応答。 7月5日【5】生化学反応系のシステム生物学；ポジティブ+ネガティブフィードバック。神経細胞の活動電位。確率共鳴、分子数の少数性によるゆらぎを利用したロバストな情報コード。 7月12日【6】シャノンの情報理論によるシグナル伝達経路の解析。 7月19日【7】 代謝フラックス解析。多階層オミクスを統合したデータドリブンシステム生物学。 The characteristics of various life phenomena, such as cell growth and differentiation, biological homeostasis, development, and neural activity, are understood as the behavior of a 'system' of molecular networks in which individual molecules and genes come together to function. The behavior of differential and integral circuits, oscillators, memory, switch responses, etc., which can be produced by the combination of simple molecular networks, will be lectured in the context of specific life phenomena. In addition, data-driven systems biology integrating multi-level omics, which is rapidly developing these days, will be introduced. 7 Jun [1] Systems biology of biochemical reaction systems; feed-forward (1). Differential and integral circuits and cell fate determination. 14 Jun [2] Systems biology of biochemical reaction systems; feed-forward (2). Regulation of biological homeostasis by insulin time patterns; AKT low-frequency filter and cell growth regulation. 21 Jun [3] Systems biology of biochemical reaction systems; negative feedback. Oscillations, resonant frequencies, eigenvalues and solution behaviour. 28 Jun [4] Systems biology of biochemical reaction systems; positive feedback. Higher-order reactions and cooperativity of haemoglobin, switch response with positive feedback. 5 Jul [5] Systems biology of biochemical reaction systems; positive plus negative feedback. Neuronal action potentials. Stochastic resonance; robust information codes using fluctuations due to small number of molecules. 12 Jul [6] Shannon's information theory of signalling pathways. 19 Jul [7] Metabolic flux analysis. Data-driven systems biology integrating multilevel omics.

配布する講義資料（パワーポイント）を中心に講義する。 The lecture will be based on lecture materials (PowerPoint).

出席とレポート課題により総合的に評価する。変更があれば授業中にアナウンスを行う。 Evaluation based on attendance and report assignments. Any changes will be announced in class.

システムバイオロジー (現代生物科学入門 第8巻) (単行本) 北野 宏明・近藤 滋・黒田 真也・金子 邦彦(著) 岩波書店 Systems Biology (Introduction to Modern Biological Sciences, Vol. 8) (book) Hiroaki Kitano, Shigeru Kondo, Shinya Kuroda, Kunihiko Kaneko (Author) Iwanami Shoten

システムバイオロジー (現代生物科学入門 第8巻) (単行本) 北野 宏明・近藤 滋・黒田 真也・金子 邦彦(著) 岩波書店 Systems Biology (Introduction to Modern Biological Sciences, Vol. 8) (book) Hiroaki Kitano, Shigeru Kondo, Shinya Kuroda, Kunihiko Kaneko (Author) Iwanami Shoten

生物情報科学科３年生および生物化学科３年生は、本講義内容がS2の生命科学基礎実験/生物化学実験Iにおけるシミュレーションの実習と連動しているため受講するのが望ましい。 Third-year/Junior students in the Department of Biological Information Science and third-year students in the Department of Biological Chemistry are encouraged to take this course, as the content of this lecture is linked to the simulation exercises in the S2 Basic Life Science Experiments/Biochemistry Experiments I.