ゲノム塩基配列に基づいた細胞シミュレーションモデルの自動生成

• Project/Area Number: 04J07634
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied genomics
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 荒川 和晴 慶應義塾大学, 環境情報学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ゲノム情報解析 / システムバイオロジー / 細胞シミュレーション / E-Cell / G-language / 機能ゲノミクス / バイオインフォマティクス / GEM System

Research Abstract

500以上にも上るコンプリートゲノムの情報や数百にも上る分子生物学の公共データベースに蓄積されている情報、そして、近年急速に発展しているトランスクリープトーム・プロテオーム・メタボロームなどのハイスループットな手法による綱羅的データを統合的にシステムバイオロジーの方法により融合させることで、データマイニングとシミュレーションを駆使した生命のシステムとしての理解を促進できる。このためにはコンピュータシミュレーションを用いた構成諭的アプローチが不可欠であるが、この為に必須であるモデリングは現在非常に煩雑な人手による作業に依存しており、また様々な生命情報を統一的に扱える作業環境が存在していないことも計算綱胞生物学が発展する上で大きな障害となっている。本研究ではまず汎川的なバイオインフォマティクス解析環境であるG-language Bioinformatics Environmentを設計・実装し、その上で、ゲノム情報に基づいた代謝パスウェイモデルを自動生成するGEM Systemを開発した。さらに、得られた複雑なパスウェイ情報を効率よく理解するための可視化ツールも開発した。ゲノム情報に基づくモデルの構築は機能アノテーションと通ずる部分も多いため、再アノテーション技術によりこれをより高精度かつ高速に行えるようになった。

Research Products

• [Journal Article] Noise-reduction filtering for accurate detection of replication termini in bacterial genomes (2007)
  • Author(s): Arakawa K
  • Journal Title: FEBS Letters 581・2 Pages: 253-258
• [Journal Article] Significance of the genomic properties of Chi sites validated from the distribution of all octamers in Escherichia coli (2007)
  • Author(s): Arakawa K
  • Journal Title: Gene (In press)
• [Journal Article] Restauro-G : A Rapid Genome Re-Annotation System for Comparative Genomics (2007)
  • Author(s): Tamaki S
  • Journal Title: Genomics Proteomics Bioinformatics (In press)
• [Journal Article] In Silico Screening of Archaeal tRNA-encoding Genes Having Multiple Introns with Bulge-Helix-Bulge Splicing Motifs (2007)
  • Author(s): Sugahara J
  • Journal Title: RNA (In press)
• [Journal Article] Selection effects on the positioning of genes and gene structures from the interplay of replication and transcription in bacterial genomes (2007)
  • Author(s): Arakawa K
  • Journal Title: Evolutionary Bioinformatics Online (In press)
• [Journal Article] Comparative study of circadian oscillatory network models of Drosophila (2007)
  • Author(s): Ogawa Y
  • Journal Title: Artificial Life (In press)
• [Journal Article] On the Interplay of Gene Positioning and the Role of Rho-Independent Terminators in Escherichia coli (2006)
  • Author(s): Yachie N
  • Journal Title: FEBS Letters 580・30 Pages: 6909-6914
• [Journal Article] Large-scale Modeling for Systems Biology (2006)
  • Author(s): Arakawa K
  • Journal Title: BIOForum Europe 10 Pages: 54-55
• [Journal Article] G-language System as a platform for large-scale analysis of high-throughput omics data (2006)
  • Author(s): Arakawa K
  • Journal Title: Journal of Pesticide Science 31・3 Pages: 282-288
• [Journal Article] MEGU : Pathway mapping web-service based on KEGG and SVG (2006)
  • Author(s): Kono N
  • Journal Title: In Silico Biology 6 Pages: 55-55
• [Journal Article] GPAC : Benchmarking the sensitivity of genome informatics analysis to genome annotation completeness (2006)
  • Author(s): Kazuharu Arakawa
  • Journal Title: In Silico Biology 6 Pages: 6-6
• [Journal Article] GEM System : Automatic prototyping of cell-wide metabolic pathway models from genomes (2006)
  • Author(s): Kazuharu Arakawa
  • Journal Title: BMC Bioinformatics 7 Pages: 168-168
• [Journal Article] KEGG-based pathway visualization tool for complex omics data (2005)
  • Author(s): Kazuharu Arakawa
  • Journal Title: In Silico Biology 5 Pages: 39-39
• [Journal Article] Comprehensive software suite for bioinformatics analysis of cDNAs (2005)
  • Author(s): Kazuharu Arakawa
  • Journal Title: Genomics Proteomics Bioinformatics 3・3 Pages: 179-188