ハイブリッドペトリネットによる多細胞動物形態形成の遺伝子発現制御ネットワーク表現

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13208023
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 松野 浩嗣 山口大学, 理学部, 助教授 (10181744)
• 研究分担者: 村上 柳太郎 山口大学, 理学部, 助教授 (40182109)
• キーワード: ハイブリッド関数ペトリネット / XML技術 / 遺伝子制御ネットワーク / バイオシミュレーション / 多細胞動物形態形成

研究概要

本研究の目的は、遺伝子発現調節の解明に必要不可欠である遺伝子制御ネットワークのモデル化手法やシミュレーション手法を、特に多細胞動物形態形成メカニズムを意識して、ハイブリッドペトリネットを基盤技術に用いて確立することであり、以下の2つの事項を達成目標に掲げた。
・遺伝子ネットワークを含むバイオパスウエイのモデル化を、ハイブリッドペトリネットを用いて行う手法を確立すること。
・多細胞系を取り扱うために必要なハイブリッドペトリネットの拡張を行うこと。
これらの目標に対し、以下の研究成果を得た。
・ハイプリッド関数ペトリネットの概念を導入することで、バイオパスウエイのモデル化がより自然に行えるようになった。
・ハイブリッド関数ペトリネットを数理的基盤とした生物システムの記述およびシミュレーションツール"Genomic Object Net Assembler"をもちいて、時計遺伝子の制御機構、lacオペロンと解糖経路、Fasたんぱく質によって引き起こされるアポトーシスの経路などのモデル化とシミュレーションをおこない、バイオパスウエイのモデル化手法を確立するための多くの知見を得た。
・XML技術を基盤とした"Genomic Object Net Visualizer"を開発し、これを用いて上でモデル化したバイオパスウエイのシミュレーション結果の視覚化を行った。
・上記2つのツールを用いて、ショウジョウバエのNotch情報伝達系のモデル化とシミュレーションを行い、生物実験との一致した結果が得られることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] H.Matsuno, A.Doi, Y.Hirata, S.Miyano: "XML documentation of biopathways and their simulations in Genomic Object Net"Genome Informatics. 12. 54-62 (2001)
• [文献書誌] A.Doi, H.Matsuno, M.Matsui, Y.Hirata, S.Miyano: "Simulation of biological systems by hybrid Petri net with an enhancement"Proc. The International Conference on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. (In Press). (2002)
• [文献書誌] 松野浩嗣, 宮野悟: "ゲノムデータからの知識発見と遺伝子オブジェクトのシミュレーション"電子情報通信学会誌. 84・5. 356-358 (2001)
• [文献書誌] 藤田祥恵, 土井淳, 松野浩嗣, 宮野悟: "ハイブリッド関数ペトリネットによる大腸菌のlacオペロンと解糖系の遺伝子ネットワークのモデル化とシミュレーション"第15回回路とシステム(軽井沢)ワークショップ論文集. (採録決定). (2002)
• [文献書誌] 松野浩嗣, Rainer Drath, 宮野悟: "システムバイオロジーの展開(北野宏明編)"遺伝子制御ネットワークのハイブリッドペトリネットによるシミュレーション. 12 (2001)