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数理モデル構築を指向した生化学ネットワーク解析環境の実装

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 25104524
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

舟橋 啓  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70324548)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsシステムバイオロジー / 数理モデル / 生化学ネットワーク / 生体生命情報学 / モデル化
Outline of Annual Research Achievements

平成26年度は、平成25年度から実装を行なっていた微分方程式の構文解析アルゴリズムの実装を進め、シミュレーションエンジンの実装を行った。常微分方程式を抽象構文木に変換し、その木構造から生化学反応が本来持っている意味を抽出した。当該年度における実装により、昨年度実装が完了していたMass-Action型の反応に加え、自己増殖型、酵素反応型の生化学反応の判別が可能となった。実装したアルゴリズムにより、生化学反応の判別に加え、反応に関わる分子種として(a)反応物、(b)生成物、(c)酵素、(d)活性化因子、(e)阻害因子の分類も可能となった。上記実装により、文字列からなる微分方程式を入力とし、反応種、反応物、生成物を同定し、生化学反応ネットワークへの変換が可能となった。変換後の生化学ネットワークはシステム生物学における標準記述言語であるSBML(Systems Biology Markup Language)として記述することにより、作成された数理モデルに汎用性を持たせることに成功した。ネットワークの可視化に並行してシミュレーションエンジンの実装も行った。具体的には、SBMLを入力とした微分方程式ソルバの実装を行った。数値積分には陽解法として4次のルンゲクッタ法を、陰解法として台形法の実装を行った。本実装により、生化学ネットワークの数理モデル構築において必須となっていた「生化学ネットワークの構築」、「微分方程式の記述」という2段階の異なる次元でのモデル構築を「微分方程式の記述」という1段階で行うことが可能となった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2014 2013

All Presentation (4 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Presentation] CellDesigner: A process diagram editor for gene-regulatory and biochemical networks.2014

    • Author(s)
      Funahashi, A.
    • Organizer
      Advanced Lecture Course on Systems Biology
    • Place of Presentation
      Innsbruck, Austria
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] In vivo oriented modeling with consideration of intracellular crowding.2013

    • Author(s)
      Hiroi, N.
    • Organizer
      IEEE Engineering in Medicine and biology Society (EMBC’13)
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] SBGN support in CellDesigner.2013

    • Author(s)
      Funahashi, A.
    • Organizer
      9th SBGN workshop
    • Place of Presentation
      Edinburgh, UK
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] CellDesigner 4.3: A Modeling Tool for Biochemical Networks.2013

    • Author(s)
      Funahashi, A.
    • Organizer
      The 2nd HD Physiology International Symposium: Integrative Multi-level Systems Biology for In Silico Cardiology and Pharmacokinetics
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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