インシリコ生命ネットワーク構築のための遺伝子ネットワーク推定とシミュレーション

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17017008
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮野 悟 The University of Tokyo, 医科学研究所, 教授 (50128104)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松野 浩嗣 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10181744) ; 井元 清哉 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (10345027) ; 長崎 正朗 東京大学, 医科学研究所, 助教 (90396862) ; 坂内 英夫 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 准教授 (20323644)
• Keywords: 遺伝子ネットワーク / マイクロアレイ / パスウェイモデリング / タンパク質相互作用 / シミュレーション

Research Abstract

1.時系列遺伝子発現データを分類するための状態空間モデルの混合モデルを用いた新たな方式を開発した.この方式は,(1)遺伝子発現の時間パターンのクラスタリング,(2)クラスターを分類する遺伝子の自動検出,(3)各クラスターに対して制約付き自己回帰係数の推定を行うことができる.
2.K2アルゴリズムとよばれるベイジアンネットワークの探索アルゴリズムを拡張することにより,より効率よく探索できるアルゴリズムを開発した.モンテカルロシミュレーションにより,他のアルゴリズムと比較して,このアルゴリズムの有効性を実データで示した.
3.システムダイナミクスのためのCell System Ontology(CSO)を開発した.このオントロジーはWeb Ontology Language(OWL)を用いて実装されており,そのためパスウェイモデルについての知識についてセマンティックバリデーションや自動推論を可能としている.またBioPAXをCSOに変換する方式を開発した.この変換により,分子のインタラクションのダイナミクスの解析が可能となるだけでなく,BioPAXの枠組みではできなかった解析をさらに行うことができるようになった.
4.パスウェイのレイアウトを行う新しいグリッドレイアウトアルゴリズムを開発した.
5.LC-MS/MSをSILAC法と組み合わせることによりプロテオームの相対的量的変化を計測することができるようになったが,様々の自動的により,非常に効率よくデータ解析を行うことができるソフトウェアAYUMSを開発した.
6.エクソンアレイGeneChip Human Exon 1.0 ST Arrayによる計測データから,スプライスバリアントを同定する方法を開発した.

Research Products

• [Journal Article] Conversion from BioPAX to CSO for system dynamics and visualization of biological pathway (2007)
  • Author(s): Jeong, E., Nagasaki, M., Miyano, S.
  • Journal Title: Genome Informatics 18 Pages: 225-236
• [Journal Article] Clustering with time course gene expression profiles and the mixture of state space models (2007)
  • Author(s): Hirose. O., Yoshida, R., Yamaguchi, R., Imoto, S., Higuchi, T., Miyano, S.
  • Journal Title: Genome Informatics 18 Pages: 258-266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A structure learning algorithm for inference of gene networks from microarray gene express ion data using Bayesian networks (2007)
  • Author(s): Numata, K., Imoto, S., Miyano, S.
  • Journal Title: Proc. IEEE 7th International Symposium on Bioinformatics & Bioengineering 7 Pages: 1280-1284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell System Ontology: Representation for modeling, visualizing, and simulating biological pathways (2007)
  • Author(s): Jeong, E., Nagasai, M., Saito, A., Miyano, S.
  • Journal Title: In Silico Biology 7 Pages: 0055
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An efficient grid layout algorithm for biological networks utilizing various biological attributes (2007)
  • Author(s): Kojima, K., Nagasaki, M., Jeong, E., Kato, M., Miyano. S.
  • Journal Title: BMC Bioinformatics 8 Pages: 76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AYUMS: an algorithm for completely automatic quantitation based on LC-MS/MS proteome data and its application to the analysis of signal transduction (2007)
  • Author(s): Saito, A., Nagasaki, M., Oyama, M., Kozuka-Hata, H., Semba, K., Sugano, S., Yamamoto, T., Miyano, S.
  • Journal Title: BMC Bioinformatics 8 Pages: 15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Computational discovery of aberrant splice variations with genome-wide exon expression profiles (2007)
  • Author(s): Yoshida, R., Numata, K., Imoto, S., Nagasaki, M., Doi, A., Ueno, K., Miyano, S.
  • Journal Title: Proc. IEEE 7th International Symposium on Bioinformatics & Bioengineering 7 Pages: 715-722
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance improvement in protein N-myristoyl classification by BONSAI with insignificant indexing symbol (2007)
  • Author(s): Sugii, M., Okada, R., Matsuno, H., Miyano, S.
  • Journal Title: Genome Informatics 18 Pages: 277-286
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cell Illustrator 3.5 and Cell System Ontology 3.0 (2007)
  • Author(s): Nagasaki, M.
  • Organizer: The 2007 Annual Conference of Japanese Society for Bioinformatics
  • Place of Presentation: 日本科学未来館
  • Year and Date: 2007-12-17
• [Remarks]
  • URL: http://www.csml.org/