複雑生体ネットワークの離散モデルに基づく制御

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22650045
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 阿久津 達也 京都大学, 化学研究所, 教授 (90261859)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 複雑生体ネットワーク / ブーリアンネットワーク / スケールフリーネットワーク / 遺伝子ネットワーク / 代謝ネットワーク / 制御理論

研究概要

複雑生体ネットワークの性質や制御について離散数理モデルに基づき多様な観点から研究を行い、ブーリアンネットワークにおける定常状態の効率的検出アルゴリズムの開発、確率ブーリアンネットワーク制御の計算困難性の解明、代謝ネットワークにおける反応ノックアウトによる影響範囲の分布の近似的導出、ネットワーク補完のための動的計画法と最小二乗法を組み合わせた効率的アルゴリズムの開発、最小支配集合を用いた複雑ネットワークの可制御性解析手法の開発などの成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Integer programming-based approach to attractor detection and control of Boolean networks (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, Y. Zhao, M. Hayashida, T.Tamura
  • 雑誌名: IEICE Trans. Information and Systems 巻: E95-D ページ: 2960-2970
  • DOI: DOI:10.1587/transinf.E95.D.2960
• [雑誌論文] Network completion using dynamic programming and least-squares fitting (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Nakajima, T. Tamura, Y. Yamanishi, K. Horimoto, T. Akutsu
  • 雑誌名: The Scientific World Journal 巻: 2012 ページ: 957620
  • DOI: DOI:10.1100/2012/957620
• [雑誌論文] Finding a periodic attractor of a Boolean network (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, S. Kosub, A. A. Melkman, T.Tamura
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics 巻: 9 ページ: 1410-1421
  • DOI: DOI:10.1109/TCBB.2012.87
• [雑誌論文] Dominating scale-free networks with variable scaling exponent: Heterogeneous networks are notdifficult to control (2012)
  • 著者名/発表者名: J. C. Nacher, T. Akutsu
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 14 ページ: 73005
  • DOI: DOI:10.1088/1367-2630/14/7/073005
• [雑誌論文] Analysis of the impact degree distribution in metabolic networks using branching process approximation (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takemoto, T. Tamura, Y. Cong,W-K. Ching, J-P. Vert, T. Akutsu
  • 雑誌名: Physica A 巻: 391 ページ: 379-397
  • DOI: DOI:10.1016/j.physa.2011.08.011
• [雑誌論文] Singleton and 2-periodic attractors of sign-definite Boolean networks (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, A. A. Melkman, T. Tamura
  • 雑誌名: Information Processing Letters 巻: 112 ページ: 35-38
  • DOI: DOI:10.1016/j.ipl.2011.10.002
• [雑誌論文] An efficient method of computing impact degrees for multiple reactionsin metabolic networks with cycles (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tamura, Y. Cong, T. Akutsu, W-K. Ching
  • 雑誌名: IEICE Trans. Information and Systems 巻: E94-D ページ: 2393-2399
  • DOI: DOI:10.1587/transinf.E94.D.2393
• [雑誌論文] Determining a singletonattractor of a Boolean network with nested canalyzing functions (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu, A. A. Melkman, T. Tamura, M. Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Computational Biology 巻: 18 ページ: 1275-1290
  • DOI: DOI:10.1089/cmb.2010.0281
• [雑誌論文] On the degree distribution of projected networks mappedfrom bipartite networks (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Nacher, T. Akutsu
  • 雑誌名: Physica A 巻: 390 ページ: 4636-4651
  • DOI: DOI:10.1016/j.physa.2011.06.073
• [雑誌論文] Exact algorithms for finding a minimum reaction cut under a Boolean model of metabolic networks (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Tamura and T. Akutsu
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: E93-A ページ: 1497-1507
  • DOI: DOI:10.1587/transinf.E93.A.1497
• [雑誌論文] Determining a singleton attractor of an AND/OR Boolean network in O(1.587^n) time (2010)
  • 著者名/発表者名: A. A. Melkman, T. Tamura and T. Akutsu
  • 雑誌名: Information Processing Letters 巻: 110 ページ: 565-569
  • DOI: DOI:10.1016/j.ipl.2010.05.001
• [学会発表] ブーリアンネットワークとスケールフリーネットワークの制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿久津達也
  • 学会等名: 計測自動制御学会 関西支部 物理と情報をつなぐ次世代システム制御研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] 遺伝子ネットワークと代謝ネットワークの離散数理モデルとその制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿久津達也
  • 学会等名: 2012年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] Analyzing metabolic networks using Boolean models (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu
  • 学会等名: Modeling andAnalysis in the Life Sciences: A ReaDiLab Conference in Tokyo
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Analyzing metabolic networks using Boolean models (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu
  • 学会等名: The International Conference on Computational and Systems Biology 2011
  • 発表場所: Great Tang Hotel Shanghai, China
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] Control of Boolean networks and probabilistic Boolean networks (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu
  • 学会等名: 2nd Symposium on Systems and Synthetic Biology
  • 発表場所: 産業技術総合研究所CBRC, 東京
  • 年月日: 2010-10-04
• [学会発表] Algorithmic aspects of analysis and control of Boolean networks (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu
  • 学会等名: Every Spring School on Modelling Complex Biological Systems in the Context of Genomics
  • 発表場所: Evry, France
  • 年月日: 2010-05-04