仮想遺伝子実験システムの研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11149210
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 小長谷 明彦 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 教授 (00301200)
• 研究分担者: 高橋 勝利 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 助手 (00271792) ; 佐藤 賢二 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 助教授 (10215783)
• キーワード: 2次元電気泳動 / データマイニング / 隠山マルコフモデル / 遺伝子発見 / 細胞シミュレーション

研究概要

本研究は、計算機上に「仮想遺伝子実験システム」を構築し、計算機シミュレーションを行うことにより、予測結果を分子生物実験にフィードバックできる環境の実現を目指している。今年度は、仮想遺伝子実験システムの一環として、RLGS二次元電気泳動画像解析システム、DNA断片から遺伝子領域を検出するための遺伝子発見システム、遺伝子とタンパク質の機能および構造との関連を発見するためのデータマイニング支援システム、遺伝子の発現制御作用を解析するための配列解析支援システム、遺伝子間の相互作用を検証するための細胞シミュレーションシステム、等を構築した。
より具体的には、RLGS二次元電気泳動画像データベースに関しては、画像の登録、検索およびスポットの自動照合機能を実装し、WWW上での動作を確認した。遺伝子発見システムに関しては、ダイコドンを認識単位とした隠れマルコフモデルを利用した自己学習モデルの評価を行った。データマイニング支援システムに関しては、自然言語による目標遺伝子の検索を精緻化するために配列データベース、タンパク質立体構造データベース、文献データベース等に対してキーワード検索のための全文インデックスを作成すると共に、これらのデータベースの相互参照リンク情報からの相関ルールを抽出するためのデータマイニングシステムを構築した。配列解析システムに関しては、発現調節に関する知見を得るために、転写因子その中でもジンクフィンガータンパク質に注目し、タンパク質の構造とバインディングサイトとの関連を結合部位の多義性の有無から4種類に分類した。細胞シミュレーションに関しては、細胞周期におけるサイクリンの濃度変化に注目し、サイクリンのアロストテリック効果を実現するための連立非線型微分方程式によるモデル化を行った。

研究成果

• [文献書誌] 金中丸,小長谷明彦,浅井潔: "ダイコドンHMMによるGene Fingding"1999年度人工知能学会全国大会. 330-331 (1999)
• [文献書誌] Kim, C., Konagaya, A., Asai,K.: "A Generic Criterion for Gene Recognition in Genomic Sequences"Proc. of Genome Informatics Workshop. 13-22 (1999)
• [文献書誌] Takahashi, K., Nakazawa, M., Watanabe, Y. and Konagawa, A.: "Automated Processing of 2-D Gel Electrophoretograms of Genomic DNA for Hunting Pathogenic DNA Molecular Changes"Proc. of Genome Informatics Workshop. 121-132 (1999)
• [文献書誌] Fuseda, Y., Satou, K.: "Toward a Data Mining Service from Large and Heterogeneuous Genome Databases in Genome Net"Proc. of Genome Informatics Workshop. 302-303 (1999)
• [文献書誌] 小長谷明彦: "仮想遺伝子実験システムの構想について"人工知能学会AIシンポジウム. 31-36 (1999)
• [文献書誌] 伊達英俊,小長谷明彦: "アロステリック酵素反応を組み入れた酵母細胞の細胞周期シミュレーションに関する一考察"数理モデル化と問題解決(MPS)研究会シンポジウム. 23-28 (2000)
• [文献書誌] 小長谷明彦: "遺伝子とコンピュータ"共立出版. 164 (2000)