Beyond Birth and Upbringing: Can Stochastic Noise Reshape the Epigenetic Landscape? Dr. Risa Kawaguchi Graduate School of Pharmaceutical Science, The University of Tokyo. [Abstract] Genetic background is known to be a major determinant of phenotypic diversity, or individuality. However, even genetically identical individuals, such as monozygotic twins, can display strikingly different phenotypes. Such differences may…
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20250714
Predicting Cancer’s Next Move: Integrative Models of Signalling and Resistance Dr. Lan Nguyen South Australian immunoGENomics Cancer Institute (SAiGENCI), the University of Adelaide [Abstract] The clinical efficacy of targeted cancer therapies is profoundly limited by adaptive resistance, a rapid, dynamic rewiring of cellular signalling networks that bypasses therapeutic intervention. Predicting and overcoming this complex network-level…
20250529
AI for Science: The Science of New Scientific Methods Dr. Ichigaku Takigawa Department of Computational Biology and Medical Sciences, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo. [Abstract] Machine learning has been put to practical use as a core technology supporting audio, image, video, and even language processing, and has deeply penetrated into everyday…
20240522
Tackling biological context, one network at a time: Examples from network biology and network pharmacology Dr. Arda Halu Harvard Medical School, Brigham and Women’s Hospital https://halu-lab.bwh.harvard.edu/ [Abstract] Networks have proven time and again to be highly versatile tools in modeling biological interactions, finding useful applications in basic and clinical research alike. In the majority of…
20240522
Tackling biological context, one network at a time: Examples from network biology and network pharmacology Dr. Arda Halu Harvard Medical School, Brigham and Women’s Hospital https://halu-lab.bwh.harvard.edu/ [Abstract] Networks have proven time and again to be highly versatile tools in modeling biological interactions, finding useful applications in basic and clinical research alike. In the majority of…
20231213
Disrupted circulating metabolite exchange across organs by the Western diet Dr. Cholsoon Jang Department of Biological Chemistry, University of California Irvine, Irvine, CA, USA. [Abstract] Mammalian organs convert dietary nutrients into circulating metabolites and share them to maintain whole body metabolic homeostasis. The most famous example is the Cori cycle between liver and muscle for…
20231102
代謝系における普遍的な線形応答関係 Dr. Tetsuhiro Hatakeyama Department of Basic Science, Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo [Abstract] 代謝は生命の物理化学的基盤である。細胞の代謝状態を予測することは生命科学の重要な問題であり、同時に、その挙動を理解することは生物物理学の主要な課題の一つである。また、代謝系が環境変動や薬剤などの投与に対して、どのように応答するかを予測することは、代謝工学や薬物の開発など、実用上も重要である。これまでの研究では、代謝系の応答を予測するために、Bernhard Ø. Palssonなどによって開発されたconstraint-based modelingが使われることが多かった。この手法では、まず反応の詳細な情報を含む代謝系のモデルを作成し、その最適化問題を解くことによって代謝系がどのような状態を取るのかを予測する。そして、複数の環境間でその最適な状態を比較することで、代謝系の応答を予測する。しかし、これにはいくつかの問題がある。まず、代謝反応の詳細な情報がわからない生物種や細胞種では、そもそも代謝系のモデルを構築すること自体が困難である。また、細胞がどのような目的関数を最適化しているのかを知ることは、原理的に不可能に近い。それでは、代謝系の詳細に依存せずに、その応答を予測する方法はないのだろうか。我々は、代謝状態そのものではなく、代謝系の摂動に対する応答に焦点を当てることで、代謝応答を普遍的に予測する方法を見出した。具体的には、ミクロ経済学における消費者行動の理論を用いることによって、栄養物（グルコースなど）の量の変化に対する代謝応答と、代謝の効率の変化（代謝阻害剤の投与や中間代謝物の漏れなど）に対する代謝応答の間に線形関係が成り立つことを見出した。この線形関係は、質量保存の法則が成り立つ限り（すなわちどのような系でも）、代謝系の詳細に依存せずに普遍的に成立する。また、栄養物の量の変化に対する代謝系の応答という、比較的測定が容易であると考えられる量さえ知ることができれば、詳細な事前知識なしに、薬剤投与や中間代謝物の漏出に対する代謝系の応答を定量的に予測することができるため、実用上も有用であると考えられる。本発表では、理論的な基礎からスタートし、具体例を通じて、実際の応用まで議論したいと考えている。参考文献： Yamagishi, J. F., & Hatakeyama, T. S. (2023). Linear Response Theory of Evolved Metabolic Systems. Physical Review Letters, 131(2), 028401.Yamagishi, J. F., & Hatakeyama, T. S. (2021). Microeconomics of metabolism: the Warburg…
20230921
Insights into starvation-survival of Escherichia coli Dr. Markus Basan Department of Systems biology, Harvard Medical School, Boston, MA, USA [Abstract] Most microbes on earth, whether they live in the ocean, the soil or in animals, are not growing fast, but instead struggling to survive. Some genes and environmental conditions affecting starvation survival have…
20230704
Metabolism, cellular decisions and the language that unites them Dr. Jared Rutter Distinguished Professor of Biochemistry, University of Utah School of Medicine [Abstract] Mitochondria are dynamic and complex organelles that play a central role in all aspects ofbiology, including energy production, intermediary metabolism, and apoptosis. These broadcellular functions also place mitochondria as a…
20230220
A state of partial Rb inactivation and intermediate E2F activation safeguards proliferation commitment Dr. Yumi Konagaya (Ida) Department of Cell & Developmental Biology, Weill Cornell Medicine, New York, NY, USA [Abstract] Many biological processes such as tissue repair, immune defense, and cancer progression rely on a vital cellular decision of whether to proliferate…