ネットワークシステムのダイナミクス

生命科学の発展によって、生体分子が複雑に相互作用するネットワークに様々な生命現象が支配されていることが分かってきました。それらシステム全体のダイナミクスから生命機能が生まれるのだ、と考えられています。我々は、複雑なシステムであっても、そのネットワークの情報だけから、ダイナミクスの重要な側面を決定できる数理理論、構造理論を複数、独自に開発しました。例えば、構造理論の一つLinkage Logicによれば、制御ネットワークの構造だけから、重要な一部の分子を決定でき、それら分子の振る舞いを操作するだけで、システム全体の可能な振る舞いを全て再現できます。この理論を実際の生物のネットワークに適用し、理論予測と実験検証を繰り返すことで、システムの動作原理に迫ります。

細胞内構造の物理学的解明

真核細胞の機能はオルガネラや細胞骨格などの構造体によって支えられています。これら構造体は多数の分子が自己組織化的に集合して構成されており、それぞれが特徴的な形態を持ってダイナミカルに振舞うことで、細胞機能を担っています。この「かたち」や「うごき」とリンクした構造体の性質は、個々の分子の機能へ還元することは難しく、従来の手法では理解することが困難な問題でした。我々は統計物理やソフトマター物理、複雑系科学の手法を用いて構造体の形態・振舞をモデル化することで、この機能を理解することを目指しています。