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シグナル伝達ネットワークの負荷誘導調節

Load-Induced Modulation of Signal Transduction Networks

Research Article

Sci. Signal., 11 October 2011
Vol. 4, Issue 194, p. ra67
[DOI: 10.1126/scisignal.2002152]

Peng Jiang1, Alejandra C. Ventura2, Eduardo D. Sontag3, Sofia D. Merajver4, Alexander J. Ninfa1*, and Domitilla Del Vecchio5*

1 Department of Biological Chemistry, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI 48109-0606, USA.
2 Institute for Physiology, Molecular Biology, and Neuroscience, Department of Biology, and Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular, Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular, IFIBYNE-CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Pabellón 2, Buenos Aires C1428EHA, Argentina.
3 Department of Mathematics, Rutgers University, New Brunswick, NJ 08854-8019, USA.
4 Department of Internal Medicine, Comprehensive Cancer Center, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
5 Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: aninfa@umich.edu (A.J.N.); ddv@mit.edu (D.D.V.)

要約:生物のシグナル伝達ネットワークは、シグナルを増幅したり、感度を高めたり、他のシグナル処理を行なったりする過程において、転写成分や他の成分に情報を伝達する回路とみなされる。本稿では、われわれが負荷誘導調節(load-induced modulation)と呼ぶ「逆の因果関係」現象について報告する。われわれは、解析ツールと実験ツールを併用することによって、シグナル伝達が、シグナルを受け取り、それによって物理学では負荷に相当するものを与える下流の標的によって調節されるという驚くべき機序を発見した。具体的には、負荷存在下で、共有結合性修飾サイクルの応答ダイナミクスに非直観的変化を見いだした。負荷による系の応答時間は、一つの酵素の活性が最大かつもう一方の酵素の反応速度が最小か、あるいはどちらの酵素の反応速度も準最大かどうかに依存して変化した。われわれが「制限状態」、「中間状態」と呼ぶこれら2つの状態は、それぞれ応答時間の増大または減少と関連していた。系が情報を処理できる周波数域である帯域幅は負荷存在下で狭まったことから、下流標的はノイズ除去能力と回路の高周波数刺激処理能力の間のバランスの確立に関与すると考えられる。シグナル伝達ネットワークにおけるノードは、独立したリレーデバイスではなく、それらの下流標的による調節を受ける。

P. Jiang, A. C. Ventura, E. D. Sontag, S. D. Merajver, A. J. Ninfa, D. Del Vecchio, Load-Induced Modulation of Signal Transduction Networks. Sci. Signal. 4, ra67 (2011).

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英語原文を見る

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