ゲノム解析に伴う大量知識情報処理の研究

• Project/Area Number: 04261101
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 金久 實 京都大学, 化学研究所, 教授 (70183275)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西岡 孝明 京都大学, 化学研究所, 助教授 (80026559) ; 後藤 修 埼玉県立がんセンター, 主任研究員 (40142111) ; 米澤 明憲 東京大学, 理学系研究科, 教授 (00133116) ; 美宅 成樹 東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542) ; 高木 利久 東京大学, 医科学研究所, 教授 (30110836) ; 小笠原 直毅 奈良先端科学技術大, バイオサイエンス科, 教授 (10110553) ; 宮野 悟 九州大学, 理学部, 教授 (50128104) ; 久原 哲 九州大学, 農学研究科, 助教授 (00153320) ; 今井 浩 東京大学, 理学部, 助教授 (80183010)
• Project Period (FY): 1991 – 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥322,300,000 (Direct Cost: ¥322,300,000); Fiscal Year 1995: ¥45,400,000 (Direct Cost: ¥45,400,000); Fiscal Year 1994: ¥70,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000); Fiscal Year 1993: ¥102,300,000 (Direct Cost: ¥102,300,000); Fiscal Year 1992: ¥104,600,000 (Direct Cost: ¥104,600,000)
• Keywords: ゲノム解析 / 配列解析 / 蛋白質・核酸の構造と機能 / データベース / ネットワーク / 並列処理 / 知識処理

Research Abstract

本領域は全体を1つの計画研究班とし、(1)ゲノム解析がもたらす大量かつ多様なデータのデータベースの問題と、(2)実験によるゲノム解析の最終産物である配列データの生物的意味解釈の問題とに新しい方法を確立する研究を行ってきた。今年度は5カ年計画の最終年度であり、これまでの研究成果のとりまとめと実用化を行った。(1)についてはこれまでのLocus-In、ContigMaker、Genomaticaに加え、データベース統合的利用環境Gidre、枯草菌ゲノムデータベースBSORF、大腸菌ゲノムデータベースE.coli Databankを開発し提供した。(2)に関しては分子間相互作用を単位とした機能情報の体系化を行い、代謝系データベースKEGG、シグナル伝達データベースSPADを開発した。また酵素に関する知識を集約した酵素反応化合物データベースLIGANDと代謝系パスウェイとの関連づけを行った。さらに、配列モチーフに関する並列知識発見システムBONSAI Gardenの実用化も行った。一方、基礎研究の成果は国際的な学術誌と本領域が主催するゲノム情報ワークショップのProceedingsとして公表されている。なお、班員による5年間の基礎研究成果は来年度に成果とりまとめを行い、本領域研究の研究成果報告書として出版する予定である。これまでに実用化されたシステムはゲノムネットデータベースサービスの一貫として国内外の研究者に提供されており、その普及に関する活動は総括班で行われた。研究班会議は本領域の2つの主要な公開行事であるチュートリアルとワークショップの場で7月6日と12月11日に行った。

Research Products

• [Publications] Ogata,H.,Akiyama,Y.,Kanehisa,M.: "A genetic algorithm based molecular modeling technique for RNA stem-loop structures." Nucleic Acids Res.23. 419-426 (1995)
• [Publications] Tomii,K.,Kanehisa,M.: "Analysis of amino acid indices and mutation matrices for sequence comparison and structure prediction of proteins." Protein Eng.(in press). (1996)
• [Publications] Suwa,M.,Hirokawa,T.,Mitaku,S.: "A continuum theory for the prediction of lateral and rotational positioning of α-helices in membrane proteins:Bacteriorhodopsin." Proteins. 22. 363-377 (1995)
• [Publications] Nakaya,A.,Yamamoto,K.,Yonezawa,A.: "RNA secondary structure prediction using highly parallel computers." CABIOS. 11. 685-692 (1995)
• [Publications] Gotoh,O.: "A weighting system and algorithm for aligning many phylogenetically related sequences." CABIOS. 11. 543-551 (1995)
• [Publications] Suyama,M.,Nishioka,T.,Oda,J.: "Searching for common sequence patterns among distantly related proteins." Protein Eng.(in press)8. (1995)
• [Publications] Hagiya,M.,Miyano,S.,Nakai,K.,Suyama,A.,Yokomori,T.,Takagi,T.: "Proceedings of Genome Informatics Workshop 1995" Universal Academy Press,Inc., 179 (1995)
• [Publications] 美宅成樹、金久實: "ヒトゲノム計画と知識情報処理" 倍風館, 215 (1995)
• [Publications] Ogata,H.,Akiyama,Y.Kanehisa,M.: "A genetic algorithm based molecular modeling technique for RNA and stem-loop structures." Nucleic Acids Res.23. 694-701 (1995)
• [Publications] Mizuno,M. and Kanehisa,M.: "Distribution profiles of GC content around the translation initiation site in different species." FEBS Lett.352. 7-10 (1994)
• [Publications] Hirosawa,M.,Totoki,Y.,Hoshida,M. and Ishikawa,M.: "Comprehensive study on iterative algorithms of multiple sequence alignment" CABIOS.11 (in press).
• [Publications] Aita,T. and Husimi,Y.: "Period-dependent selection in continuous culture of viruses in periodic environment." J.Theoret. Biol.168. 281-289 (1994)
• [Publications] Suwa,M.,Hirokawa,T. and Mitaku,S.: "A continuum theory for the prediction of lateral and rotational positioning of α-helices in membrane proteins:Bacteriorhodopsin." Proteins. (in press). (1994)
• [Publications] Ogasawara,N.,Nakai,S. and Yoshikawa,H.: "Systematic sequencing of the Bacillus subtilis chromosome containing the replication origin." DNA res.1. 1-14 (1994)
• [Publications] Miyano,S.,Akutsu,T.,Imai,H.,Gotoh,O and Takagi,T.: "Proceedings of Genome Informatics Workshop V" Universal Academy Press,Inc., 243 (1994)
• [Publications] Uchiyama,I.,Ogiwara,A.,Kanehisa,M.: "A Library of signature pentapeptides for the Protein Data Bank." In“Distance-Based Approaches to Protein Structure Determination". (in press). (1994)
• [Publications] Satou,K.,Furuichi,E.,Takiguchi,K.,Takagi,T.,Kuhara,S.: "A deductive database system PACADE for analyzing 3-D and secondary structures of protein." CABIOS. 9. 259-265 (1993)
• [Publications] Sakamoto,N.,Takagi,T.and Sakaki,Y.: "Development of overlapping oligonucleotide database and application to signal sequence search of the human genome." CABIOS. 9. 427-434 (1993)
• [Publications] Suwa,M.,Mitaku,S.,Kuroda,Y.: "Theoretical analysis of amino acid sequence of human dystrophin." Biophys.Biochem.Res.Commun.191. 782-789 (1993)
• [Publications] Arikawa,S.,Miyano,S.,Shinohara,A.,Kuhara,S.,Mukouchi,Y.,Shinohara,T.: "A machine discovery from amino acid sequences by decision trees over regular patterns." New Generation Computing. 11. 361-375 (1993)
• [Publications] Gotoh,O.: "Further improvement in methods of group-to-group sequence alignment with generalized profile operations." CABIOS. (in press). (1994)
• [Publications] Takagi,T.,Imai,H.,Miyano,S.,Mitaku,S.,Kanchisa,M.: "Proceedings of Genome Informatics Workshop IV" Universal Academy Press,Inc., 465 (1993)
• [Publications] Ogiwara,A.: "Construetion of a dictionary of sequeuce motifs that characterize groups of related proteins." Protein Eng.5. 479-488 (1992)
• [Publications] Ishikawa,M.: "Multiple sequence alignment by parallel simnlated annealing" Comput.Appl.Biosci. 9. (1993)
• [Publications] Satou,K.: "A deductive database system PACADE for analyzing three dimensional and secondary structure of protein" Comput.Appl.Biosci. 9. (1993)
• [Publications] Gotoh,O.: "Optimal alignment between groups of sequences and its application to multiple sequence alignment." Comput.Appl.Biosci. 9. (1993)
• [Publications] Hakata,K.: "The longest common subsequence problem for small alphabet size between many strings." Lecture Note in Computer Science. 650. 469-478 (1992)
• [Publications] Shimozono,S.: "Finding alphabet indexing for decision trees over regular patterns:An approach to bioformatical know/edge acquisition" Proc.26th Hawaii Int.Conf.System Sciences. 1. 763-772 (1993)