イン・シリコ生命ネットワーク構築のための遺伝子ネットワーク推定とシミュレーション

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17017008
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮野 悟 東京大学, 医科学研究所, 教授 (50128104)
• 研究分担者: 松野 浩嗣 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10181744) ; 井元 清哉 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (10345027) ; 長崎 正朗 東京大学, 医科学研究所, 助教 (90396862)
• 連携研究者: 坂内 英夫 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 准教授 (20323644)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 遺伝子ネットワーク / システム生物学 / モデリング / シミュレーション

研究概要

データ解析とシミュレーションによって生命システムを解析・理解するための計算・情報基盤技術を構築した.ベイジアンネットワーク,状態空間モデル,ARモデルなど基づいた革新的な遺伝子ネットワーク推定技術を開発し,大規模遺伝子ノックダウンや薬剤刺激に応答する大規模な静的・動的遺伝子ネットワークを遺伝子発現データから捉えることを可能にした.また,動的パスウェイの知識を記述するためのCell System Markup Language及びシミュレーションに対応したCell System Ontologyを設計し,生命システムを解析・理解するための体系的な方法を開発した.

研究成果

• [雑誌論文] Exploring temporal transcription regulation structure of Aspergillus fumigatus in heat shock by state space model (2009)
  • 著者名/発表者名: Do, J.H., Yamaguchi, R., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Genomics 10 ページ: 306
• [雑誌論文] A state space representation of VAR models with sparse learning for dynamic gene networks (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Yamaguchi, R., Imoto, S., Yamauchi, M., Nagasaki, M., Yoshida, R., Shimamura, T., Ueno, K., Higuchi, T., Gotoh, N., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 22 ページ: 56-68
• [雑誌論文] BFL: a node and edge betweenness based fast layout algorithm for large scale networks (2009)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, T.B., Nagasaki, M., Kojima, K., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 10 ページ: 19
• [雑誌論文] Simulation-based model checking approach to cell fate specification during Caenorhabditis elegans vulval development by hybrid functional Petri net with extension (2009)
  • 著者名/発表者名: Li, C., Nagasaki, M., Ueno, K., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 3 ページ: 42
• [雑誌論文] A novel meta-analysis approach of cancer transcriptomes reveals prevailing transcriptional networks in cancer cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Niida, A., Imoto, S., Nagasaki, M., Yamaguchi, R., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 22 ページ: 121-131
• [雑誌論文] Recursive regularization for inferring gene networks from time-course gene expression profiles (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimamura, T., Imoto, S., Yamaguchi, R., Fujita, A., Nagasaki, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 3 ページ: 41
• [雑誌論文] Statistical inference of transcriptional module-based gene networks from time course gene expression profiles by using state space models (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirose, O., Yoshida, R., Imoto, S., Yamaguchi, R., Higuchi, T., Charnock-Jones, D.S., Print, C., Miyano, S.
  • 雑誌名: Bioinformatics 24(7) ページ: 932-942
• [雑誌論文] Rule-based reasoning for system dynamics in cell systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Jeong, E., Nagasaki, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 20 ページ: 25-36
• [雑誌論文] Estimation of nonlinear gene regulatory networks via L1 regularized NVAR from time series gene expression data (2008)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Fujita, A., Shimamura, T., Imoto, S., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 20 ページ: 37-51
• [雑誌論文] Fast grid layout algorithm for biological networks with sweep calculation (2008)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Nagasaki, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: Bioinformatics 24(12) ページ: 1433-1441
• [雑誌論文] Simulation analysis for the effect of light-dark cycle on the entrainment in circadian rhythm (2008)
  • 著者名/発表者名: Mito, N., Ikegami, Y., Matsuno, H., Miyano, S., Inouye, S.T.
  • 雑誌名: Genome Informatics 21 ページ: 212-223
• [雑誌論文] Systematic reconstruction of TRANSPATH data into Cell System Markup Language (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki, M., Saito, A., Chen, L., Jeong, E., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 2 ページ: 53
• [雑誌論文] ExonMiner: Web service for analysis of GeneChip exon array data (2008)
  • 著者名/発表者名: Numata, K., Yoshida, R., Nagasaki, M., Saito, S., Imoto, S., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 9 ページ: 494
• [雑誌論文] Clustering with time course gene expression profiles and the mixture of state space models (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirose, O., Yoshida, R., Yamaguchi, R., Imoto, S., Higuchi, T., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 18 ページ: 258-266
• [雑誌論文] Conversion from BioPAX to CSO for system dynamics and visualization of biological pathway (2007)
  • 著者名/発表者名: Jeong, E., Nagasaki, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 18 ページ: 225-236
• [雑誌論文] Cell System Ontology: Representation for modeling, visualizing, and simulating biological pathways (2007)
  • 著者名/発表者名: Jeong, E., Nagasaki, M., Saito, A., Miyano, S.
  • 雑誌名: In Silico Biology 7 ページ: 0055
• [雑誌論文] An efficient grid layout algorithm for biological networks utilizing various biological attributes (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Nagasaki, M., Jeong, E., Kato, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 8 ページ: 76
• [雑誌論文] Modeling and simulation of signal transductions in an apoptosis pathway by using timed Petri nets (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, C., Ge, Q. -W., Nakata, M., Matsuno, H., Miyano, S.
  • 雑誌名: J. Biosciences 32 ページ: 113-125
• [雑誌論文] Finding module-based gene networks with state-space models? Mining high-dimensional and short time-course gene expression data. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, R., Yoshida, T., Imoto, S., Higuchi, T., Miyano, S.
  • 雑誌名: IEEE Signal Processing Magazine. 24(1) ページ: 37-46
• [雑誌論文] Simulation based validation of the p53 transcriptional activity with hybrid functional Petri net (2006)
  • 著者名/発表者名: Doi, A., Nagasaki, M., Matsuno, H., Miyano, S.
  • 雑誌名: In Silico Biology 6 ページ: 0001
• [雑誌論文] Structural modeling and analysis of signaling pathways based on petri nets (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, C., Suzuki, S., Ge, Q. -W., Nakata, M., Matsuno, H., Miyano, S.
  • 雑誌名: J. Bioinf. Comput. Biol. 4(5) ページ: 1119-1140
• [雑誌論文] A new regulatory interactions suggested by simulations for circadian genetic control mechanism in mammals (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, H., Inouye, S. -T., Okitsu, Y., Fujii, Y., Miyano, S.
  • 雑誌名: J. Bioinformatics and Computational Biology 4(1) ページ: 139-154
• [雑誌論文] Genomic data assimilation for estimating hybrid functional Petri net from time-course gene expression data (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki, M., Yamaguchi, R., Yoshida, R., Imoto, S., Doi, A., Tamada, Y., Matsuno, H., Miyano, S., Higuchi, T.
  • 雑誌名: Genome Informatics 17(1) ページ: 46-61
• [雑誌論文] Cell fate simulation model of gustatory neurons with microRNAs double-negative feedback loops by hybrid functional Petri net with extension (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, A., Nagasaki, M., Doi, A., Ueno, K., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 17(1) ページ: 100-111
• [雑誌論文] Modeling and estimation of dynamic EGFR pathway by data assimilation approach using time series proteomic data (2006)
  • 著者名/発表者名: Tasaki, S., Nagasaki, M., Oyama, M., Hata, H., Ueno, K., Yoshida, R., Higuchi, T., Sugano, S., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 17(2) ページ: 226-228
• [雑誌論文] ArrayCluster: an analytic tool for clustering, data visualization and module finder on gene expression profiles (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, R., Higuchi, T., Imoto, S., Miyano, S.
  • 雑誌名: Bioinformatics 22(12) ページ: 1538-1539
• [雑誌論文] Automatic drawing of biological networks using cross cost and subcomponent data (2005)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Nagasaki, M., Doi, A., Miyano, S.
  • 雑誌名: Genome Informatics 16(2) ページ: 22-31
• [雑誌論文] Estimating gene regulatory networks and protein-protein interactions of Saccharomyces cerevisiae from multiple genome-wide data (2005)
  • 著者名/発表者名: Nariai, N., Tamada, Y., Imoto, S., Miyano, S.
  • 雑誌名: Bioinformatics 21 ページ: ii206-ii212
• [雑誌論文] Superiority of network motifs over optimal networks and an application to the revelation of gene network evolution (2005)
  • 著者名/発表者名: Ott, S., Hansen, A., Kim, S. -Y., Miyano, S.
  • 雑誌名: Bioinformatics 21(2) ページ: 227-238
• [雑誌論文] Utilizing evolutionary information and gene expression data for estimating gene networks with Bayesian network models (2005)
  • 著者名/発表者名: Tamada, Y., Bannai, H., Imoto, S., Katayama, T., Kanehisa, M., Miyano, S.
  • 雑誌名: J. Bioinformatics and Computational Biology 3(6) ページ: 1295-1313
• [図書] Foundations of Systems Biology (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki, M., Saito, A., Doi, A., Matsuno, H., Miyano, S.
  • 総ページ数: 156
  • 出版者: Springer
• [備考] Cell System Markup Language (CSML)
  • URL: http://www.csml.org/
• [備考] Petri Net Pathways
  • URL: http://genome.ib.sci.yamaguchi-u.ac.jp/~pnp/
• [備考] Pathway Database for Cell Illustrator
  • URL: http://genome.ib.sci.yamaguchi-u.ac.jp/~gon/index.html