ブーリアンモデルによる遺伝子制御ネットワークの解析

• 研究課題/領域番号: 23700017
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報学基礎
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田村 武幸 京都大学, 化学研究所, 助教 (00437261)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 遺伝子制御ネットワーク / ブーリアンモデル / 定常状態 / アルゴリズム / 数理モデル / 代謝ネットワーク / 計算量理論 / 充足可能性問題 / バイオインフォマティクス / 整数計画法 / 動的計画法

研究概要

ブーリアンネットワーク(BN)は、細胞内での遺伝子の制御関係を記述するための離散的な数理モデルのひとつである。BNの定常状態を求める問題やBNを制御する問題はNP困難であることが知られているが、近年の計算機の高性能化により中規模のBNであれば厳密アルゴリズムや整数計画法を用いて解ける場合がある。
本研究課題では、AND/OR BNの周期が２の定常状態を見つける厳密アルゴリズムを開発し、周期が１のBNの定常状態を見つける問題や、BNを目的状態へ導く問題、定常状態を制御する問題に対する整数計画法に基づく手法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] A polynomial-time algorithm for computing the maximum common connected edge subgraph of outerplanar graphs of bounded degree (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura
  • 雑誌名: Algorithms 巻: 6 号: 1 ページ: 119-135
  • DOI: 10.3390/a6010119
  • NAID: 120005243648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finding optimal control policy in probabilistic Boolean networks with hard constraints by using integer programming and dynamic programming (2013)
  • 著者名/発表者名: Xi Chen, Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura and Wai-Ki Ching
  • 雑誌名: International Journal of Data Mining and Bioinformatics 巻: 7(3) 号: 3 ページ: 321-343
  • DOI: 10.1504/ijdmb.2013.053306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Network completion using dynamic programming and least-squares fitting (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Nakajima, T. Tamura, Y. Yamanishi, K. Horimoto, T. Akutsu
  • 雑誌名: The Scientific World Journal 巻: 2012 ページ: 957620-957620
  • DOI: 10.1100/2012/957620
  • NAID: 120005054551
• [雑誌論文] Integer Programming-Based Approach to Attractor Detection and Control of Boolean Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, Y. Zhao, M. Hayashida, T.Tamura
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E95.D 号: 12 ページ: 2960-2970
  • DOI: 10.1587/transinf.E95.D.2960
  • NAID: 10031161464
  • ISSN: 0916-8532, 1745-1361
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Clique-Based Method Using Dynamic Programming for Computing Edit Distance Between Unordered Trees (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Mori, Takeyuki Tamura, Daiji Fukagawa, Atsuhiro Takasu, Etsuji Tomita, Tatsuya Akutsu
  • 雑誌名: Journal of Computational Biology 巻: 19(10) 号: 10 ページ: 1089-1104
  • DOI: 10.1089/cmb.2012.0133
  • NAID: 120004920413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finding a periodic attractor of a Boolean network (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, S. Kosub, A. A. Melkman, T.Tamura
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics 巻: 9 号: 5 ページ: 1410-1421
  • DOI: 10.1109/tcbb.2012.87
  • NAID: 120004873985
• [雑誌論文] Singleton and 2-periodic attractors of sign-definite Boolean networks (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, A. A. Melkman, T. Tamura
  • 雑誌名: Information Processing Letters 巻: 112 号: 1-2 ページ: 35-38
  • DOI: 10.1016/j.ipl.2011.10.002
• [雑誌論文] An Efficient Method of Computing Impact Degrees for Multiple Reactions in Metabolic Networks with Cycles (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tamura, Y. Cong, T. Akutsu, W-K. Ching
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E94-D 号: 12 ページ: 2393-2399
  • DOI: 10.1587/transinf.E94.D.2393
  • NAID: 10030538036
  • ISSN: 0916-8532, 1745-1361
  • 査読あり
• [学会発表] On the complexity of the maximum common subgraph problem for partial k-trees of bounded degree, Proc (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2012)
  • 発表場所: 台湾台北市(pp.146--155)
  • 年月日: 2012-12-19
• [学会発表] A polynomial-time algorithm for computing the maximum common subgraph of outerplanar graphs of bounded degree, Proc (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
  • 学会等名: 37th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS 2012)
  • 発表場所: スロバキア・ブラティスラバ市(pp.76--87)
  • 年月日: 2012-08-30
• [学会発表] Efficient exponential time algorithms for edit distance between unordered trees, Proc (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura, Daiji Fukagawa and Atsuhiro Takasu
  • 学会等名: 23rd Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM 2012)
  • 発表場所: フィンランド・ヘルシンキ市(pp.360--372)
  • 年月日: 2012-07-05
• [学会発表] On the complexity of the maximum common subgraph problem for partial k-trees of bounded degree (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
  • 学会等名: Proc. 23rd International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2012)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] A polynomial-time algorithm for computing the maximum common subgraph of outerplanar graphs of bounded degree (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
  • 学会等名: Proc. 37th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS 2012)
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
• [学会発表] Efficient exponential time algorithms for edit distance between unordered trees (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura, Daiji Fukagawa and Atsuhiro Takasu
  • 学会等名: Proc. 23rd Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM 2012)
  • 発表場所: Helsinki, Finland
• [学会発表] Integer programming method for completing ortholog-based gene-protein-reaction network by gene essentiality (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Tamura and Tatsuya Akutsu
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Genome Informatics (GIW2012)
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
• [学会発表] Predicting essential genes via impact degree on metabolic networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Tamura
  • 学会等名: First International Symposium on Symbolic Systems Biology (ISSSB'11)
  • 発表場所: Shonan Village Centre, Japan
• [図書] Theory and method of completion for a Boolean regulatory network using observed data, Biological Data Mining and Its Applications in Healthcare (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Tamura and Tatsuya Akutsu
  • 出版者: World Scientific
• [備考]
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/
• [備考] 論文リスト
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/paper-list.html
• [備考] publication list of Takeyuki Tamura
  • URL: http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/paper-list.html