研究課題
基盤研究(B)
鞭打ちPCR(WPCR)反応では、ヘアピン構造をとるDNA分子を鋳型としたポリメラーゼ伸長を繰り返すことで、自律的な分子計算を試験管内で実装する。原理上、多くのNP完全問題を解くことができ、試験管内での進化計算(EWPCR)や、RNA-タンパク質融合法と組み合わせたプログラム可能なタンパク質進化(XWPCR)への応用も可能である。しかし、バックハイブリダイゼーション(BH)とよばれる自己阻害が、実用化に向けた大規模化への深刻な障害となる。BHはWPCRの過程自体による阻害であるため、反応条件の最適化や配列設計によって克服することは不可能である。本プロジェクトでは、WPCRやその改良法におけるBHの影響を実験的に解析し、基礎となる計算過程の再設計を行い、特にXWPCRによる試験管内タンパク質進化に向けて最適化を行った。主な業績は、(1)処理効率の熱力学的モデル化の実験による検証、(2)高信頼度の「タグ-アンチタグシステム」配列設計のための結合平衡モデルの開発、(3)高信頼度の分子計算と固定化のための配列を進化させるソフトウェア「NucleicPark」の実装、(4)本質的な改良法である「Displacement WPCR(DWPCR)」の開発と実験による検証である。DWPCRは、ポリメラーゼによる鎖置換と部位の保護によってBHを克服し、100%近い計算効率が達成できる。さらに、温度サイクルが不要であるため、生体内での応用が可能になる。プライマー配列が計算と分離されており、組換えタンパク質を不安定化する配列の翻訳が全くないため、XWPCRによってエキソン・シャッフリングを行うことが可能であり、より厳密に自然の進化システムを模倣できる。DWPCRや開発したモデルおよびソフトウェアは、特に進化プログラミング向けに最適化された、高効率な分子計算のための標準手法となることが期待される。
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12^<th> lnternational Meeting on DNA Computing,(June 5-9,2006,Seoul, Korea) Submitted
BioSystems Vo.83
ページ: 18-25
12^<th> International Meeting on DNA Computing (2006, Seoul, Korea) June 5-9(Submitted)
12^<th> International Meeting on DNA Computing (2006, Seoul, Korea) (Submitted)
Bio Systems Vol.83
Journal of the Japan Society for Simulation Technology Vol.24
ページ: 289-299
Int'1 Journal of Knowledge-Based&Intelligent Engineering Systems(KES Journal) Vol.9
ページ: 285-292
Journal of the Japan Society for Simulations Technology (JSST Journal) Vol.24
Int'l Journal of Knowledge-Based & Intelligent Engineering Systems (KES Journal) Vol.9
International Journal of Natural Computing Vol.3
ページ: 411-426
ページ: 443-459
Proc. KES'04(Wellington, N.Z.), Springer LNAI 3213,Eds. M. Negoita, et al, Springer-Verlag, Berlin Vol.1
ページ: 40-49
Proc. KES'04(Wellington, New Zealand), Springer LNAI3213,Eds. M. Negoita, et al, Springer-Verlag, Berlin Vol.1
ページ: 8-10
Proc. Genome Informatics Workshop 2004(Dec 13-15,Yokohama, Japan), Posters and Software Demos
ページ: 015-1-2
羊土社
細胞工学 23(2)
ページ: 241-246
Proc. KES 04 (Wellington, N.Z.), Springer LNAI 3213, (Eds. M.Negoita, et al.)(Springer-Verlag, Berlin) Vol.1
Proc. KES'04 (Wellington, New Zealand), Springer LNAI 3213, (Eds. M.Negoita, et al.)(Springer-Verlag, Berlin) Vol.1
Proc. Genome Informatics Workshop 2004 (Dec13-15, Yokohama, Japan), Posters and Software Demos
ページ: P015-1-2
youdo Co.
Cell technology 23(2)
応用物理学会(2003) AP032326
ページ: 53-58
Proceedings,2003 Int'l Congress on Evolutionary Computation(CEC'03)Dec.8-12;IEEE Press(2003). Vol.4
ページ: 2740-47
Genetic Programming and Evolvable Machines Vol.4
ページ: 139-52
Japan Society of Applied Physics (2003) AP032326
Proceedings, 2003 International Congress on Evolutionary Computation (CEC'03), Dec. 8-12 ; IEEE Press (2003) Vol.4
ページ: 2740-2747
