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生化学シミュレーション研究チーム

髙橋恒一

 

チームリーダー

高橋 恒一 (Ph.D.)

髙橋恒一

Original HP

当チームでは、微生物から人体まで全ての生体の働きの基礎である生化学反応経路が細胞内の分子混雑などの特異な環境でいかに動作するのかを予測する細胞シミュレーションを次世代の生命科学の基幹技術の一つととらえ、グリーン関数反応動力学法や微視格子反応拡散法など、1分子粒度の細胞計算手法や細胞シミュレーション基盤ソフトウエアE-Cellの開発を行っています。 また、細胞のような超複雑な対象のモデリングのため、人工知能や機械学習技術の応用にも取り組んでいます。

研究テーマ

  • 生化学反応ネットワークのシミュレーション技術開発
  • 細胞内信号伝達経路の時空間設計原理
  • 細胞内巨大分子混雑下における酵素反応速度論
  • E-Cell 細胞シミュレーションソフトウエア基盤
  • AI駆動型科学のための計算的基盤

主要論文

  • Shindo, Y., Iwamoto, K., Mouri, K., Hibino, K., Tomita, M., Kosako, H., et al.
    "Conversion of graded phosphorylation into switch-like nuclear translocation via autoregulatory mechanisms in ERK signalling"
    Nat. Commun. 7, 10485 (2016) doi:10.1038/ncomms10485
  • Takahashi, K., Itaya, K., Nakamura, M., Koizumi, M., Arakawa, N., Tomita, M., et al.
    "A generic software platform for brain-inspired cognitive computing"
    Proc Comput Sci (2015)
  • Karr, J. R., Takahashi, K. & Funahashi, A.
    "The principles of whole-cell modeling"
    Curr. Opin. Microbiol. 27, 18-24 (2015) doi:10.1016/j.mib.2015.06.004
  • Watabe, M., Arjunan, S. N. V., Fukushima, S., Iwamoto, K., Kozuka, J., Matsuoka, S., et al.
    "A Computational Framework for Bioimaging Simulation"
    PLoS One 10, e0130089 (2015) doi:10.1371/journal.pone.0130089
  • Shimo, H., Arjunan, S. N. V., Machiyama, H., Nishino, T., Suematsu, M., Fujita, H., et al.
    "Particle Simulation of Oxidation Induced Band 3 Clustering in Human Erythrocytes"
    PLoS Comput. Biol. 11, UNSP e1004 (2015) doi:10.1371/journal.pcbi.1004210
  • Maeshima, K., Kaizu, K., Tamura, S., Nozaki, T., Kokubo, T. & Takahashi, K.
    "The physical size of transcription factors is key to transcriptional regulation in chromatin domains"
    J. Phys. Condens. Matter 27, 064116 (2015) doi:10.1088/0953-8984/27/6/064116
  • Kaizu, K., Ronde, W., Paijmans, J., Takahashi, K., Tostevin, F. & Wolde, P. R.
    "The Berg-Purcell Limit Revisited"
    Biophys. J. 106, 976-985 (2014) doi:10.1016/j.bpj.2013.12.030
  • Hihara, S., Pack, C., Kaizu, K., Tani, T., Hanafusa, T., Nozaki, T., et al.
    "Local Nucleosome Dynamics Facilitate Chromatin Accessibility in Living Mammalian Cells"
    Cell Reports 2, 1645-1656 (2012) doi:10.1016/j.celrep.2012.11.008
  • Takahashi, K., Tanase-Nicola, S. & Wolde, P. R.
    "Spatio-temporal correlations can drastically change the response of a MAPK pathway"
    Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 2473-2478 (2010) doi:10.1073/pnas.0906885107
  • Takahashi, K., Kaizu, K., Hu, B. & Tomita, M.
    "A multi-algorithm, multi-timescale method for cell simulation"
    Bioinformatics 20, 538-546 (2004) doi:10.1093/bioinformatics/btg442