フラクタルコーディングによるゲノムデータ解析

Research Project

Project/Area Number	14015201
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	郷原一寿北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40153746)
Project Period (FY)	2002
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000) Fiscal Year 2002: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Keywords	非線形ダイナミクス / DNA配列 / フラクタル
Research Abstract	非線形ダイナミクスの手法により、DNA配列の新しい解析法を開発し、未知の文法構造を解明することを目的とした。ATGCの4塩基のひとつひとつに、ある写像を割り当て、これを適当な順番で切り替えると、フラクタル集合を形成する。この原理を、シークエンスが実験的に明らかとされているDNA配列に対して適用すると、一つのDNA配列をフラクタル集合に置き換えることが可能となる。これによって、配列の文法構造をフラクタル集合上のダイナミクスとして解析することができる。この手法は数学的には1980年代半ばに、DNAへの適用は1990年に既に報告され、いくつかの論文も提出されているがまだまだ研究の余地がある。例えば、従来の研究では、4塩基を正方形の4分割領域に割り当てる2次元線形写像が主に用いられてきたが、対応させる写像には任意性がある。本研究ではこの点に着目し、最も単純な1次元線形写像を用いた新しい解析方法を考案した。この新手法の一つの特徴は任意の長さの配列から、任意の繰り返し配列を網羅的に探索することが可能である。従来のアルゴリズムに比べて、計算時間および計算量の観点から格段に効率の良い方法であることが分かった。また、欠損、置換検索に対しても適用可能であること、進化の解析に有効に働くことなど興味ある拡張性を持っていることが明らかとなってきた。ただ、この1年間の研究では、解析方法の原理的な考察にとどまっている。実データへ応用することが残されており、今後の研究の課題である。