초록 ▼

□ 연구개요
확률동역학 이론을 통해 유전자 조절 넽웤을 이해하고, 이를 통해 세포의 성장, 분화와 같은 각종 행동 양식을 이해하고 예측하고자 하였다. 가장 간단한 유전자 조절 네트워크의 경우에도, 확률적 요동이 아무리 작더라도 확률동역학으로 예측한 정상 상태가 결정론적인 비선형동역학으로 예측한 정상 상태와 전혀 다르다는 것을 발견하고, 확률적인 요동이 작아질 때 계의 거동이 어떤 식으로 비선형동역학적 모형으로 접근하는지 규명하였다. 또한, 세포 내에서 같은 방향으로 수송되는 두 물체 간에 발생하는 유체역학적인 상호작용 효과를

□ 연구개요
확률동역학 이론을 통해 유전자 조절 넽웤을 이해하고, 이를 통해 세포의 성장, 분화와 같은 각종 행동 양식을 이해하고 예측하고자 하였다. 가장 간단한 유전자 조절 네트워크의 경우에도, 확률적 요동이 아무리 작더라도 확률동역학으로 예측한 정상 상태가 결정론적인 비선형동역학으로 예측한 정상 상태와 전혀 다르다는 것을 발견하고, 확률적인 요동이 작아질 때 계의 거동이 어떤 식으로 비선형동역학적 모형으로 접근하는지 규명하였다. 또한, 세포 내에서 같은 방향으로 수송되는 두 물체 간에 발생하는 유체역학적인 상호작용 효과를 연구하였으며, 두 물체 간의 거리가 가까울수록 에너지 효율이 증대된다는 것을 정량적으로 밝혔다.

□ 연구 목표대비 연구결과
유전자 조절 네트워크에서 확률적 요동의 효과를 연구한다는 목표의 측면에서는, 가장 간단한 형태의 네트워크에서조차 확률적 동역학의 예측과 결정론적인 비선형동 역학의 예측이 정반대일 수 있다는 것을 최초로 밝혔고, 그럼에도 불구하고 확률적 요동이 작아질 때 어떻게 결정론적인 비선형동역학 모형으로 접근하는지 규명하였으며, 유전자 조절 네트워크 모형이 바탕이 되는 비평형 정상 상태의 이론에 새로운 관점을 제시하는 등, 이론적인 연구에서는 목표 달성이 만족스러웠다.
반면, 람다 파지의 동역학 등 생물학적으로 좀 더 사실적인 모형의 연구에서는 아쉬움이 많이 있었다. 또한, 진핵 세포를 염두에 두고 염색체의 동역학과 유전자 조절 네트워크를 연결시키고자 하는 당초의 목표는 달성하지 못했다.
한편, 당초 계획에는 없었지만 세포 내 수송 과정에서 유체역학적인 효과가 에너지 효율에 미치는 영향을 밝혔으며, 여기에 확률적인 요동이 미치는 영향에 대해서 연구 진행 중이다.

□ 연구개발결과의 중요성
수학적 모델링을 통해 생명현상을 이해하는 것이 계산 생물물리학의 궁극적인 목표이다. 본 과제의 수행을 통해, 세포 내의 다양한 동적 과정을 확률적 동역학으로 모델링하여 세포의 분화, 성장, 사멸과 같은 생물학적 현상을 이해할 수 있는 초석을 마련할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• (a) 간단한 유전자 조절 넽웤에서 확률적 요동이 일으키는 극적인 효과 (2017-2018) ... 3
• (b) 생명 현상의 바탕을 이루는 비평형 동역학의 이해 (2017-2018) ... 5
• (c) 유체 역학적 효과로 인한 세포 내 수송 과정의 에너지 효율성 증대 (2018-2019) ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 6
• 4. 참고문헌 ... 6
• 5. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8