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複雑生物情報ネットワークの制御:理論と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25330351
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関東邦大学

研究代表者

ホセ ナチェル  東邦大学, 理学部, 教授 (60452984)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードネットワーク制御性 / 支配集合 / 情報解析 / タンパク質ネットワーク / 代謝ネットワーク / 数理モデル / 複雑ネットワーク / 生物情報ネットワーク / 制御理論 / 構造的な制御問題 / タンパク質相互作用ネットワーク / ncRNA-タンパク質相互作用 / ncRNA-たんぱく質相互作用 / たんぱく質相互作用ネットワーク / 複雑生物情報ネットワーク / 制御性 / ニューラルネットワーク解析
研究成果の概要

ネットワーク制御性は、制御理論の概念をネットワーク科学と組み合わせて、大規模システムを制御する。本研究では、実際の生体ネットワークにおける制御性を調べるための新しい高速アルゴリズムと数学的ツールを開発した。

非線形システムにも適した最小支配集合(MDS)モデルと、効率的なグラフ縮小技術、数学定理、平均場理論アプローチを使用することで、必須なドライバノード(遺伝子またはタンパク質)を同定できる。この同定されたドライバノードは、たんぱく質ネットワーク全体をコントロールすることができる。特に、統計分析により、同定されたドライバセットが重要な生物学的機能およびヒト疾患に関連する傾向があることを示した。

報告書

(6件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] ncRNA-disease association prediction based on sequence information and tripartite network2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, H. Ngouv, M. Hayashida, T. Akutsu and J. C. Nacher
    • 雑誌名

      BMC Systems Biology

      巻: 12 号: S1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1186/s12918-018-0527-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Critical controllability analysis of directed biological networks using efficient graph reduction2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ishitsuka1, T. Akutsu, J. C. Nacher
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 14361-14361

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14334-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of genes and critical control proteins associated with inflammatory breast cancer using network controllability2017

    • 著者名/発表者名
      Wakai, R., Ishitsuka, M., Kishimoto, T., Ochiai, T., Nacher, J. C.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 号: 11 ページ: e0186353-e0186353

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0186353

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analytical solution for the size of the minimum dominating set in complex networks2017

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher, T. Ochiai,
    • 雑誌名

      International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing

      巻: 08 号: 01 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1142/s1793962317500052

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Critical controllability in proteome-wide protein interaction network integrating transcriptome2016

    • 著者名/発表者名
      M. Ishitsuka, T. Akutsu and J.C. Nacher
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/srep23541

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Minimum dominating set-based Methods for Analyzing Biological Networks2016

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher and T. Akutsu
    • 雑誌名

      Methods

      巻: 印刷中 ページ: 57-63

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2015.12.017

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Determining Associations between human diseases and non-coding RNAs with critical roles in network control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kagami, T. Akutsu, S. Maegawa, H. Hosokawa and J. C. Nacher
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/srep12577

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structurally Robust Control of Complex Networks2015

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher and T. Akutsu
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 0128261-19

    • DOI

      10.1103/physreve.91.012826

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of critical and redundant nodes in controlling directed and undirected complex networks using dominating sets2014

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher and T. Akutsu
    • 雑誌名

      Journal of Complex Networks

      巻: 2 号: 4 ページ: 394-412

    • DOI

      10.1093/comnet/cnu029

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis on critical nodes in controlling complex networks using dominating sets2013

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher and T. Akutsu
    • 雑誌名

      IEEE Computer Society -In Proc. Int. Conf. on Signal-Image Technology & Internet-Based Systems-

      巻: - ページ: 649-654

    • DOI

      10.1109/sitis.2013.106

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recent Progress on Controllability Models for Analysing Biological Networks2017

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      4th International Conference on Biomedical and Bioinformatics Engineering (ICBBE 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural network medicine and the identification of disease associated proteins2016

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      International School and Conference on Network Science 2016
    • 発表場所
      Seoul, South Korea
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controllability in non-coding RNA-protein interaction network: Critical control and disease associations2015

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      Int. Conf. on Quantitative methods in gene regulation
    • 発表場所
      Corpus Christi College, Cambridge, 英国
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dominating Set Approach to Controllability of Random and Complex Bipartite Networks

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      International Conference on Network Science, 2013
    • 発表場所
      The Royal Library, Copenhagen, Denmark
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis on Critical Nodes in Controlling Complex Networks Using Dominating Dets

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      International Conference on Signal-Image Technology & Internet-Based Systems (SITIS), 2013 (Proceedings Published by IEEE)
    • 発表場所
      京都テルサ 京都府京都市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] On the Controllability of Complex Networks Using the Minimum Dominating Set

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      International Conference on Network Science, 2014
    • 発表場所
      Clark Kerr Campus, California University, Berkeley, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory and Data Analysis for Structural Controllability of Complex Networks

    • 著者名/発表者名
      J.C. Nacher
    • 学会等名
      The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology, Osaka 2014
    • 発表場所
      大阪国際会議場 大阪府大阪市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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