フィジカルバイオロジー研究ユニット

計測技術の発達で、発生や再生に関わる細胞や組織の構造形成や情報処理などの機能発現のダイナミックなプロセスが見えてきました。生きた細胞や細胞の集団が示す、真に生物らしいダイナミックな現象は、分子や遺伝子などの多くの要素が協力して働くことで生み出されています。そのような、多くの要素が協力して生み出す、生物の複雑な現象の動作原理や設計原理の理解を目指す、統合的でシステム論的な研究の必要性が高まっています。そのためには、高度な計測技術と連動する数理的な方法論の発展が必要です。フィジカルバイオロジー研究ユニットでは、こうした新しい生命科学の課題に、物理学や数理科学などの数理的な発想や方法論を用いて解明することを目指しています。

研究テーマ

• 細胞の走化性情報処理のダイナミクス
• 極性形成のダイナミクス
• 転写調節ネットワークのダイナミクス
• 生命の確率的な現象

主要論文

1. Tatsuo Shibata, Masatoshi Nishikawa, Satomi Matsuoka, and Masahiro Ueda:
   "Modeling the self-organized phosphatidylinositol lipid signaling system in chemotactic cells using quantitative image analysis"
   Journal of Cell Science, in press doi:10.1242/jcs.108373 (2012)
2. Akinori Baba, Tetsuya Hiraiwa, and Tatsuo Shibata:
   "Directional sensing of deformed cells under faint gradients"
   Physical Review E, 86, 060901(R), DOI,(2012)
3. Toshinori Namba, Masatoshi Nishikawa, Tatsuo Shibata:
   "The Relation of Signal Transduction to The Sensitivity and Dynamic Range of Bacterial Chemotaxis"
   Biophysical Journal, 103: 1390-1399,(2012)
4. Ooyama S, Shibata T.:
   "Hierarchical organization of noise generates spontaneous signal in Paramecium cell"
   J Theor Biol 283:1–9. (2011)
5. Nishikawa M, Shibata T.:
   "Nonadaptive Fluctuation in an Adaptive Sensory System: Bacterial Chemoreceptor"
   PLoS ONE 5(6): e11224 (2010)
6. Yoshiyuki Arai*, Tatsuo Shibata*, Satomi Matsuoka, Masayuki Sato, Toshio Yanagida and Masahiro Ueda:
   "Self-organization of the phosphatidylinositol lipids signaling system for random cell migration"
   Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 12399-12404(2010)
7. Matsuoka, S., T. Shibata, and M. Ueda:
   "Statistical analysis of lateral diffusion and multistate kinetics in single-molecule imaging"
   Biophys Journal, 97 1115-24 (2009)
8. Ishihara, S. and Shibata, T.:
   "Mutual interaction in network motifs robustly sharpens gene expression in developmental processes"
   Journal of Theoretical Biology, 252, 131-144 (2008)
9. Shibata, T. and Ueda, M.:
   "Noise generation, amplification and propagation in chemotactic signaling systems of living cells"
   BioSystems, 93, 126-132 (2008)
10. M. Ueda and T. Shibata:
    "Stochastic signal processing and transduction in chemotactic response of eukaryotic cells"
    Biophysical Journal 93:11-20 (2007)