ブーリアンモデルによる生体ネットワークの統合的な数理モデル化と解析

• 研究課題/領域番号: 25730005
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報学基礎理論
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田村 武幸 京都大学, 化学研究所, 助教 (00437261)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: アルゴリズム / 整数線形計画法 / 遺伝子制御ネットワーク / 代謝ネットワーク / ブーリアンモデル / 定常状態 / 制御 / 固定パラメータ / 整数計画法 / 木幅 / NP完全

研究成果の概要

細胞内には様々な化合物が存在し、互いに化学反応を繰り返すことにより生命活動が維持される。これらの化合物と反応の関係は代謝ネットワークにより表現される。ブーリアンモデルの代謝ネットワークでは各ノードに０か１が割り当てられる。０は化合物が生成不可能、あるいは反応が起こらないことを示し、１は化合物が生成可能、あるいは反応が起こることを示す。本研究では、最小数の反応を追加して目的の化合物を生成できるようにする問題や、一方のネットワークでは目的化合物を生成可能なままで、もう一方のネットワークでは生成不可能にする問題等に対し、数理的に解析し整数線形計画法に基づくアルゴリズムを開発した。

研究成果

• [国際共同研究] 香港大学(香港)
• [国際共同研究] モナッシュ大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] ハーバード大学(米国)
• [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)
• [国際共同研究] ベングリオン大学ネゲブ(イスラエル)
• [雑誌論文] Computational methods for modification of metabolic networks (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tamura, W. Liu, T. Akutsu
  • 雑誌名: Computational and Structural Biotechnology Journal 巻: 12 ページ: 376-381
  • DOI: 10.1016/j.csbj.2015.05.004
  • NAID: 120005712915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Similar subtree search using extended tree inclusion (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, A. Takasu, J. Jansson, J. Hwang, T. Tamura, T. Akutsu
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 巻: 27 号: 12 ページ: 3360-3373
  • DOI: 10.1109/tkde.2015.2457922
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the complexity of finding a largest common subtree of bounded degree (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, T. Tamura, A.A. Melkman, A. Takasu
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 巻: 590 ページ: 2-16
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2014.10.012
  • NAID: 120005689204
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computing smallest intervention strategies for multiple metabolic networks in a boolean model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Lu, W., Tamura, T., Song, J. & Akutsu, T.
  • 雑誌名: Journal of computational biology 巻: 22 号: 2 ページ: 85-110
  • DOI: 10.1089/cmb.2014.0274
  • NAID: 120005657917
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Fixed-Parameter Algorithm for Detecting a Singleton Attractor in an AND/OR Boolean Network with Bounded Treewidth (2015)
  • 著者名/発表者名: Chia-Jung Chang, Takeyuki Tamura, Kun-Mao Chao and Tatsuya Akutsu
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 1 ページ: 384-390
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.384
  • NAID: 130004770922
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integer Programming-based Method for Designing Synthetic Metabolic Networks by Minimum Reaction Insertion in a Boolean Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei Lu*, Takeyuki Tamura*, Jiangning Song, Tatsuya Akutsu, (* joint first authors)
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: e92637 号: 3 ページ: e92637-e92637
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0092637
  • 査読あり
• [学会発表] Integer Programming-based Method for Designing Synthetic Metabolic Networks by Minimum Reaction Insertion in a Boolean Model (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Tamura
  • 学会等名: 情報処理学会バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] Computing Minimum Reaction Modifications in a Boolean Metabolic Network (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Tamura
  • 学会等名: GIW/InCoB2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] On the parameterized complexity of associative and commutative unification (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu, Jesper Jansson, Atsuhiro Takasu, Takeyuki Tamura
  • 学会等名: 9th International Symposium on Parameterized and Exact Computation (IPEC 2014)
  • 発表場所: ヴロツワフ（ポーランド）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-12
• [備考] 田村武幸のホームページ
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/
• [備考] 田村武幸（化学研究所）
  • URL: http://rdb.kuicr.kyoto-u.ac.jp/researchers/view/tamura+takeyuki
• [備考] 田村武幸（京都大学教育研究活動データベース）
  • URL: https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/cC7oO
• [備考] Paper list of Takeyuki Tamura
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/paper-list.html
• [備考] 論文リスト
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/paper-list.html