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2021 年度 実績報告書

人工知能を用いた化学コミュニケーション空間の多様性と共通性の解明

計画研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 17H06410
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

榊原 康文  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10287427)

研究分担者 佐藤 健吾  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20365472)
齋藤 裕  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60721496)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード人工知能 / 深層学習 / ケミカルスペース / マルチオミックス
研究実績の概要

タンパク質化合物相互作用予測にマルチオミックスデータを統合した深層学習手法を開発し,最新のどの既存手法よりも高い精度を達成することに成功した.本手法をもって次世代COPICATの開発が達成されたことを示した(J Cheminform. 13(1), 36, 2021).天然化合物を扱うための自己符号化器(NP-VAE)を新たに開発し,巨大分子構造を射影した潜在空間を獲得することに成功した(Pacifichem 2021において口頭発表, 2021).
京都大学・入江一浩教授のグループとの共同研究により,人工知能をもちいた新規PKCリガンドの探索を行った.この研究成果について,入江教授がPacifichem 2021において口頭発表を行った.
バイオ医薬品のデザインのための人工知能技術を開発している.自然言語処理分野における最新の深層学習モデルであるトランスフォーマーに生体分子の進化的情報を取り入れる手法を開発した(Brief Bioinform. 2021).また,機械学習による生体分子の機能改良において教師データの組成が配列空間の探索に与える影響を調べた(ACS Calalysis. 2021).
シュードノットを含むRNA二次構造予測アルゴリズムIPknotの実装を見直し,非常に長い配列の二次構造を高速かつ高精度に予測できるように改良した.さらに,これまで手動で与えていたパラメタを自動で選択するアルゴリズムを追加した.ベンチマーク実験では,数千塩基を超えるRNA配列の二次構造を実用的な時間内かつ高い精度で予測できることを示した (Brief. Bioinform.採録).機械学習によるRNAタンパク質相互作用予測法を開発し,既存手法よりも高い精度で塩基残基間のコンタクトを予測できることを示した (Life採録).

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 9件)

  • [雑誌論文] Informative RNA base embedding for RNA structural alignment and clustering by deep representation learning2022

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Manato、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      NAR Genomics and Bioinformatics

      巻: 4 ページ: lqac012

    • DOI

      10.1093/nargab/lqac012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genomic style: yet another deep-learning approach to characterize bacterial genome sequences2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Yuka、Hamada Akifumi、Augey Yohann、Akiyama Manato、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      Bioinformatics Advances

      巻: 1 ページ: vbab039

    • DOI

      10.1093/bioadv/vbab039

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep learning integration of molecular and interactome data for protein-compound interaction prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Narumi、Ohnuki Yuuto、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      Journal of Cheminformatics

      巻: 13 ページ: s13321021005133

    • DOI

      10.1186/s13321-021-00513-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MetaVelvet-DL: a MetaVelvet deep learning extension for de novo metagenome assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Liang Kuo-ching、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics

      巻: 22 ページ: s12859020037376

    • DOI

      10.1186/s12859-020-03737-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromosomal-scale de novo genome assemblies of Cynomolgus Macaque and Common Marmoset2021

    • 著者名/発表者名
      Jayakumar Vasanthan、Nishimura Osamu、Kadota Mitsutaka、Hirose Naoki、Sano Hiromi、Murakawa Yasuhiro、Yamamoto Yumiko、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Seita Yasunari、Nakamura Shinichiro、Kawai Jun、Sasaki Erika、Ema Masatsugu、Kuraku Shigehiro、Kawaji Hideya、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      Scientific Data

      巻: 8 ページ: s41597021009356

    • DOI

      10.1038/s41597-021-00935-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of RNA secondary structure including pseudoknots for long sequences2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Kengo、Kato Yuki
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 23 ページ: bbab395

    • DOI

      10.1093/bib/bbab395

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Max-Margin Model for Predicting Residue?Base Contacts in Protein?RNA Interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi Shunya、Sato Kengo、Sakakibara Yasubumi
    • 雑誌名

      Life

      巻: 11 ページ: 1135~1135

    • DOI

      10.3390/life11111135

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine-Learning-Guided Library Design Cycle for Directed Evolution of Enzymes: The Effects of Training Data Composition on Sequence Space Exploration2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Yutaka、Oikawa Misaki、Sato Takumi、Nakazawa Hikaru、Ito Tomoyuki、Kameda Tomoshi、Tsuda Koji、Umetsu Mitsuo
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 14615~14624

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c03753

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Machine learning approach for discrimination of genotypes based on bright-field cellular images2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Godai、Saito Yutaka、Seki Motoaki、Evans-Yamamoto Daniel、Negishi Mikiko、Kakoi Kentaro、Kawai Hiroki、Landry Christian R.、Yachie Nozomu、Mitsuyama Toutai
    • 雑誌名

      npj Systems Biology and Applications

      巻: 7 ページ: s4154002100190w

    • DOI

      10.1038/s41540-021-00190-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evotuning protocols for Transformer-based variant effect prediction on multi-domain proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Hideki、Saito Yutaka
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 22 ページ: bbab234

    • DOI

      10.1093/bib/bbab234

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative analysis of the relationship between translation efficiency and sequence features of endogenous proteins in multiple organisms2021

    • 著者名/発表者名
      Tajima Naoyuki、Kumagai Toshitaka、Saito Yutaka、Kameda Tomoshi
    • 雑誌名

      Genomics

      巻: 113 ページ: 2675~2682

    • DOI

      10.1016/j.ygeno.2021.05.037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rational thermostabilisation of four-helix bundle dimeric de novo proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Irumagawa Shin、Kobayashi Kaito、Saito Yutaka、Miyata Takeshi、Umetsu Mitsuo、Kameda Tomoshi、Arai Ryoichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: s41598021869522

    • DOI

      10.1038/s41598-021-86952-2

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2022-12-28  

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