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확률 모형과 베이지안 추정을 이용한 세포 내 신호 전달 체계 분석과 세포 간 이질성 요인 규명
홍혁표
홍혁표 (KAIST)
2022 BRIC 세미나 상반기  |  2022.06.22
외부 자극이 세포 내 신호 전달 체계를 거쳐 최종 반응물인 단백질을 발현시키는 데에 소요되는 시간은 단백질의 양이 시간에 따라 어떻게 변하는 지에 큰 영향을 줍니다. 또한, 소요 시간으로부터 여러 신호 전달 체계의 선후 관계, 포함 관계 등을 간접적으로 분석할 수 있습니다. 기존에는 분석 방법론의 부재로 표지된 형광 단백질의 양이 특정 값에 도달하는 시간의 분포로 소요 시간을 근사해 왔으나, 이는 기준이 모호하며 주관적인 선택에 크게 의존한다는 한계가 있습니다. 본 연구에서는 확률 모형, 큐잉 이론, 베이지안 추정을 사용하여 단백질의 시계열 자료로부터 신호 전달 체계의 소요 시간을 추정하는 방법론을 개발하였습니다. 그리고 이를 실제 E. coli 에 항생제를 가해서 얻은 시계열 자료에 적용하여 반응의 세기의 세포 간 이질성이 신호 전달 체계를 이루는 속도 제한 단계(rate-limiting step)의 수와 양의 상관관계를 갖는 것을 관찰했습니다. 또한, 음성 피드백이 있는 신호 전달 체계에서 시계열 자료의 진동하는 패턴이 강해지는 조건을 확인하였습니다. 이번 발표의 주된 내용은 생물학 자체보다는 수학 방법론이지만, 생물학 시스템을 분석하는 수학 방법론이 어떻게 개발, 적용되는지 최대한 수식 없이 풀어서 전달하려 합니다.

수리생물학, 베이지안 추정, 세포 내 신호 전달 체계
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