高機能ペトリネットによる動的生命パスウェイモデルの視覚的デバッグ手法の開発と適用

• 研究課題/領域番号: 18700285
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長崎 正朗 東京大学, 医科学研究所, 助教 (90396862)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2007年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: ペトリネット / マイクロアレイ / パラメータ推定 / モデル選択 / 視覚的デバッグ

研究概要

蛋白質の強制発現、遺伝子破壊、活性型あるいは抑制型変異蛋白質の発現、強制リン酸化、移行シグナルドメインの削除、薬剤の投与などの一般的な生物実験によってでてくる、タンパク質の相互作用、局在情報、タンパク質・DNA相互作用情報のさまざまな計測結果が、どのような生物学的な特性を計測したものであり、どの程度の信頼度に分類され、どのような制限規則として利用ができるのかを数学的に定式化し整理することを推進した。さらに、この定式化された情報を元にペトリネットのもつ視覚的に表現できるという特徴を最大限に活かしてこれらの事実を簡潔にパスウェイの制限規則として表現できる方式と理論を申請者が開発した高機能ペトリネットHFPNeを発展させることを検討した。高機能ペトリネットを用い、EGF刺激によるシグナル伝達経路のモデルを学術論文を精読することで構築し、さらにSILAC法によって計測されたプロテオミクス時系列データを利用することで、より適切なモデルを推定する方法論と実装を開発し成果をあげてきた。
本研究課題ではさらに、生体内パスウェイをペトリネットで効率よくモデル化できるように、オントロジー言語の規格の1つOWLを用いて動的なパスウェイをモデル化するための規則を策定した。この規格に基づき、ヒトパスウェイデータベースの公共データベースの1つ、Reactomeで採用されているパスウェイデータベースを、変換し動的なパスウェイデータベースとして変換する方法を考案し、本研究課題の目的とする、動的生命パスウェイモデルの視覚的デバッグができる環境に取り込むことを達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of activated transcription factors from microarray gene expression data of Kampo medicine-treated mice (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, R., M. Yamamo to, S. Imoto, M. Nagasaki, R. Yoshida, K. Tsuiji, A. Ishige, H. Asou, K. Watanabe, and S. Miyano
  • 雑誌名: Genomic Informatics 18 ページ: 119-129
  • NAID: 130003812136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational genome-wide discovery of aberrant splice variations with exon expression profiles (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Yoshida, K.Numata, S. Imoto, M. Nagasaki, A. Doi, K. Ueno, S. Miyano
  • 雑誌名: Proc. IEEE 7th International Symposium on Bioinformatics & Bioengineering ページ: 715-722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell System Ontology: Representation for modeling, visualizing, and simulating biological pathways (2007)
  • 著者名/発表者名: Jeong E* Nagasaki M*, Saito A, Miyano S.
  • 雑誌名: In Silico Biology 7 ページ: 623-638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion from BioPAX to CSO for System Dynamics and Visualization of Biological Pathway (2007)
  • 著者名/発表者名: Jeong E, Nagasaki M, Miyano S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 18 ページ: 225-236
  • NAID: 130003812146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and estimation of dynamic EGFR pathway by data assimilation approach using time series proteomic data (2006)
  • 著者名/発表者名: Tasaki S, Nagasaki M, Oyama M, Hata H, Ueno K, Yoshida R, Higuchi T, Sugano S, Miyano S
  • 雑誌名: Genome Informatics 17・2 ページ: 226-238
  • NAID: 130003997452
• [雑誌論文] Genomic data assimilation for estimating. hybrid functional Petri net from time-course gene expression data (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki M, Yamaguchi R, Yoshida R, Imoto S, Doi A, Tamada Y, Matsuno H, Miyano S, Higuchi T
  • 雑誌名: Genome Informatics 17・1 ページ: 46-61
  • NAID: 130003812105
• [雑誌論文] A combined pathway to simulate CDK-dependent phosphorylation and ARF-dependent stabilization for p53 transcriptional activity (2006)
  • 著者名/発表者名: Doi A, Nagasaki M, Ueno K, Matsuno H, Miyano S
  • 雑誌名: Genome Informatics 17・1 ページ: 112-123
  • NAID: 130003812111
• [雑誌論文] Simulation-based validation of the p53 transcriptional activity with hybrid functional Petri net. (2006)
  • 著者名/発表者名: Doi A, Nagasaki M, Matsuno H, Miyano S
  • 雑誌名: In Silico Biology 6(1-2) ページ: 1-1