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相互情報量に基づいた遺伝子配列アライメントの高速化手法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15700245
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Bioinformatics/Life informatics
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

竹中 要一  大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (00324830)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsバイオインフォマティクス / 遺伝子 / DNA / アライメント / 相互情報量 / バイオインフォマティク
Research Abstract

本研究では,組合せ最適化問題の近似的解法に関する研究経験をもとに,遺伝子配列アラインメントに関する研究を行った.第一に,二遺伝子間の相互情報量を計算する方法に関する研究を行った。具体的には、アライメントを行う遺伝子数の絞込みに対する完全線形符号化後の相互情報量の利用可能性の評価を行った。符号理論は計算機の分野で用いられてきたため、符号のアルファベットとして基本的に2文字(0,1)が扱われてきた。これをDNAの4文字(ATGC),またはアミノ酸の20文字を扱えるように工夫した。この際、単に2値(0,1)の拡張(DNAの場合2桁、アミノ酸の場合5桁)で表現するのではなく、符号の元数をDNAやアミノ酸の文字数に合わせる。このことにより、2値の拡張符号として表現した時と異なり、各DNAやアミノ酸を計算機での表現上において対等に、または等価なものとして扱うことが可能になる。本符号を用いることにより、緩やか且つ非可逆な符号圧縮をかける。具体的には,4元ガロア体,または19元体上での完全線形符号の復号化処理を,圧縮として応用する.圧縮した符号を複号しても完全には元の配列にもどらないが、利用するに十分の精度があるのが非可逆な圧縮の特徴であり、「緩やかな」の意図は圧縮した状態でも、計算において圧縮前と同様の扱いができるということである。これによりデータ量の圧縮を、ひいては計算時間の短縮が可能であると考えた.第二にこの符号化法用いた多重配列アライメントに関する研究を行った.遺伝子配列間の類似度が高い場合,及び低い場合に提案法が比較的良好な性質を有することが明らかになるとともに,符号化法について諸々の性質に関する知見を得る事ができた.

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (8 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] The transcriptional landscape of the mammalian genome2005

    • Author(s)
      Carninci P.
    • Journal Title

      Science Vol.309 No.5740

      Pages: 1559-1563

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 遺伝子発現プロファイルを用いた遺伝子制御ネットワーク推定のためのバイクラスタリングの利用2005

    • Author(s)
      瀧浩平
    • Journal Title

      情報処理学会研究報告数理モデル化と問題解決 05-MPS-57

      Pages: 13-16

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 系統プロファイルを利用した代謝反応ネットワーク中の保存領域抽出手法2005

    • Author(s)
      三宅晶子
    • Journal Title

      情報処理学会研究報告バイオ情報学 05-BIO-03

      Pages: 27-34

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 遺伝子の機能分類を利用した遺伝子制御ネットワーク推定手法2004

    • Author(s)
      瀧 浩平
    • Journal Title

      情報科学技術レターズ Vol.3

      Pages: 23-24

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Graph-based clustering for finding distant relationships in a large set of protein sequences.2004

    • Author(s)
      Hideya Kawaji
    • Journal Title

      Bioinformatics 20・2

      Pages: 243-252

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Method for Clustering Expression Data Based on Graph Structure2004

    • Author(s)
      Shigeto Seno
    • Journal Title

      Genome Informatics 15・2

      Pages: 151-160

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Graph Analysis Method to Detect Metabolic Sub-networks Based on Phylogenetic Profile2004

    • Author(s)
      Shoko Miyake
    • Journal Title

      Proc.3rd IEEE Computer Society Bioinformatics Conference CSB2004

      Pages: 634-635

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Inference of Gene Regulatory Network based on Module Network Model with Gene Functional Classifications2004

    • Author(s)
      Kohei Taki
    • Journal Title

      Proc.3rd IEEE Computer Society Bioinformatics Conference CSB2004

      Pages: 632-633

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Hideya Kawaji: "Graph-based clustering for finding distant relationships in a large set of protein sequences"Bioinformatics. Vol.20,No.2. 243-252 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Shoko Miyake: "A clustering method for comparative analysis between Genomes and Pathways"8th International Conference on Database Systems for Advanced Applications. DASFAA2003. 327-334 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Yoichi Takenaka: "Frequency enumeration of DNA subsequences from large-scale sequences using linear code"11th International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology. ISMB2003. I-19 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Shigeto Seno: "P-Quasi Complete Linkage Clustering Method for Gene-Expression Profiles based on Distribution Analysis"1th International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology. ISMB2003. B-59 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Shoko Miyake: "A network analysis method by comparing microbial metabolic pathways"Escherichia coli Conference Towards New Biology in the 21st Century. (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Vorathaya Tantoolvesm: "Mapping of Artificial Nucleosome Positioning Sequences to the Saccharomyces cerevisiae Genome"Genome Informatics. No.14. 462-463 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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