2007 Fiscal Year Annual Research Report
生物情報ネットワークの構造および動的挙動の数理解析
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17017019
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
阿久津 達也 Kyoto University, 京都大学・化学研究所, 教授 (90261859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五斗 進 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40263149)
望月 敦史 基礎生物学研究所, 理論生物学研究部門, 准教授 (10304726)
時田 恵一郎 大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (00263195)
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| Keywords | 生物情報ネットワーク / スケールフリー / 代謝ネットワーク / 緑膿菌 / 進化動力学モデル / ブーリアンネットワーク / 形態形成 / 神経細胞 |
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| Research Abstract |
平成19年度は以下の成果を得た。
1、ネットワーク構造生成に関する研究
原核生物の生育温度と代謝ネットワーク構造の関連性を調べるために、113種類の生物を対象にKEGGデータベースなどを用いて、辺密度、次数分布、クラスター係数、部分グラフの分布の解析を行った。その結果、生育温度が低くなるにつれ、構造化やモジュール化が進展することを見出した。
2、ネットワーク構造解析に関する研究
緑膿菌の代謝ネットワーク予測に関する実験系研究者との共同研究を論文としてまとめた。また、代謝系のモジュール構造解析のために、代謝系の低分子化合物(活性化因子、阻害因子)による制御構造をBRENDA, EcoCyc, KEGGデータベースの情報をもとに構築し、予備的な解析を行った。
3、ネットワーク動的挙動解析に関する研究
(1)一般的な進化動力学モデルに対する統計力学的研究を進め、系の安定性や個体数、蛋白量、代謝物質量などの様々な生物量の分布を与える理論を構築した。特に、外界から流入する資源量に対する依存性を解析的に得た。
(2)ネットワークの定常状態解析のために、確率ブーリアンネットワークを用いた研究を行った。計算の高速化のために、確率の小さなブール関数を無視するとの近似手法を提案し、さらに、その近似により生じる誤差の数理解析を行うとともに、計算機シミュレーションにより有効性を示した。
実験生物学者との共同研究として、神経細胞形態形成を数理的に研究した。ある種の神経細胞は、樹状突起を曲面上で、むら無く一様に分布させることから、space filling typeと呼ばれる。この神経細胞の空間秩序の原理を理解する数理モデルを構築し、解析した。解析により、樹状突起がもつ3つの空間制御:一様分布、空間分割、再生が同一の原理によって理解できることを示した。
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[Journal Article] Characterization of relationships between transcriptional units and operon structures in Bacillus subtilis and Escherichia coli2007
Author(s)
Okuda, S., Kawashima, S., Kobayashi, K., Ogasawara, N., Kanehisa, M., and Goto S.
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Journal Title
BMC Genomics 8(論文番号)
Pages: 48
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prediction of missing enzyme genes in bacterial metabolic network: A reconstruction of lysine degradation pathway of Pseudomonas aeruginosa2007
Author(s)
Yamanishi, Y., Mihara, H., Osaki, M., Muramatsu, H., Esaki, N., Sato, T., Hizukuri, Y., Goto, S., and Kanehisa, M.
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Journal Title
FEBS Journal 274
Pages: 2262-2273
Peer Reviewed
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[Journal Article] A mass conserved reaction-diffusion system captures properties of cell polarity2007
Author(s)
Otsuji, M., Ishihara, S., Co, C., Kaibuchi, K., Mochizuki, A., and Kuroda, S.
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Journal Title
PLoS Computational Biology 3
Pages: 1040-1054
Peer Reviewed
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