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2006 Fiscal Year Annual Research Report

人工遺伝子ネットワークの設計支援システム

Research Project

Project/Area Number 18740237
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

大澤 智興  九州工業大学, 情報工学部, 助手 (30342760)

Keywords生体生命情報学 / 生物物理 / モデル化 / ネットワーク / 物性基礎論
Research Abstract

ブーリアンネットワークは、遺伝子ネットワーのモデルとして使用されてきた離散力学モデルである。本研究では、モデル生物である大腸菌に注目し、その転写制御因子のネットワークのモデル化を行った。まずデータベースや文献からネットワークのトポロジーに関するデータマイニングを行った。すると大腸菌では、結合度分布にスケールフリー性を持っトポロジーがあることが分かった。結合度の大きいノード(ハブ)のルール(ブール関数)に依存して、ノード間の相互情報量が変化することが分かった。これをもとに、ハブ近傍のサブネットワークを構築した。局所的なブール関数の配置に基づきダイナミクス分類すると、関数の配置に依存してエントロピーの生成確率や生成量が異なった。これらの研究は、さらに未知の有用なトポロジーの発見・創発に利用でき、人工遺伝子ネットワークやさらに人工生命の設計に対する知見が得られる。
World wide web(WWW)、航空路ネットワークなど人工、さらに細胞内の代謝・遺伝子発現制御ネットワーク、食物連鎖など天然に存在する複雑で巨大ネットワークが詳しく調べられるようになった。生物由来のネットーワークに注目すると、それらのネットワークは、進化および適応の結果として現在生息しているため、種々の巨視的な統計量を再現するモデルを構築することによって、ネットワーク成長・複雑化のルールおよび進化や適応が理解できる。本研究では、小さな完全グラフ(クリーク)が融合しながら成長する数理モデルを提案した。モデルの数値計算は、種々のべき乗関係(スケールフリー性等、次数相関等)を再現した。さらに統計力学的(平均場近似)な方法を用いた解析解は、数値解とよく一致した。巨大で複雑な生化学反応等のネットワーク設計原理の解明に寄与する。さらに未知の有用なトポロジーの発見・創発に利用でき、人工遺伝子ネットワークやさらに人工生命の設計に対する知見が得られる。

  • Research Products

    (3 results)

All 2007 Other

All Journal Article (3 results)

  • [Journal Article] Local cause of coherence in Boolean networks2007

    • Author(s)
      Chikoo Oosawa, Kazuhiro Takemoto, Shogo Matsumoto, Michael A. Savageau
    • Journal Title

      The 12th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 12th'07)

      Pages: 621-626

  • [Journal Article] Modeling for evolving biological networks with scale-free connectivity, hieirachical modularity, and disassortativity

    • Author(s)
      Kazuhiro Takemoto, Chikoo Oosawa
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences (未定)(印刷中)

  • [Journal Article] Structure of n-clique networks embedded in a complex network

    • Author(s)
      Kazuhiro Takemoto, Chikoo Oosawa, Tatsuya Akutsu
    • Journal Title

      Physica A (未定)(印刷中)

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Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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