生き物の代謝系は様々だが、その応答は普遍的である ――代謝経済学による線形応答関係の発見――研究成果

2023年7月14日
東京大学

発表のポイント

• 生き物の代謝系の振る舞いは種や細胞によって様々であり、そこに普遍的な法則はないと思われていたが、あらゆる生き物の代謝系の振る舞いを記述できるシンプルな線形応答関係式を発見した。
• 経済学から着想を得た手法を新たに開発し、代謝系の環境変化に対する応答に着目することで、物理学において知られる線形応答関係と類似の法則を新規に導いた。
• 本研究で見出した線形応答関係式を用いることで、様々な代謝系の挙動の予測ができることから、代謝を対象とした薬剤の開発やバイオ産業における物質生産性能の向上への貢献などが期待される。

発表概要

東京大学大学院総合文化研究科の山岸純平大学院生と畠山哲央助教は、ありとあらゆる生き物の代謝系において普遍的に成り立つ、環境変化への応答を記述する非常にシンプルな方程式を発見しました。

本研究は、細胞の代謝状態そのものは種や細胞によって様々であるにもかかわらず、代謝状態の環境変動や操作に対する応答に着目すれば、普遍的な法則が成り立つことを初めて示したものです。このような成果は、生物学における代謝系を対象として、経済学から着想を得た理論手法を新たに構築し、物理学において広く知られる線形応答理論との対応を論じるという学際的な研究によりもたらされました。

本研究で発見された線形応答関係式を用いることで、あらゆる細胞の代謝挙動について定量的な予測を与えることが可能です。これは、細胞の代謝状態を人間にとって望ましい方向へ操作・制御するための指針としても有用であり、代謝を対象とした新たな薬剤の開発や副作用の予測、バイオ燃料生産の効率向上など、基礎的な生命科学にとどまらず医学やバイオ産業まで、様々な分野に大きな貢献をもたらすと期待されます。

発表詳細

大学院総合文化研究科のページからご覧ください。

発表者

東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻
山岸 純平（博士課程（日本学術振興会特別研究員））
畠山 哲央（助教）