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2012 年度 実績報告書

抽象化を活用したプロセス計算の自動合成

研究課題

研究課題/領域番号 23650066
研究機関東京大学

研究代表者

萩谷 昌己  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (30156252)

キーワードプロセス計算 / グラフ書き換え系 / 抽象化 / 進化計算 / 自動合成 / DNAデバイス / 分子ロボティクス / 合成生物学
研究概要

昨年度より継続して、抽象ノードによるシミュレーションの効率化、および抽象化の近似の精度に関する分析を行った。抽象化を行わないRNAiのシミュレーションの場合、siRNAの種類が本質的に組み合わせ爆発を起こし、siRNAの濃度分布を求めることはできないが、抽象ノードを導入することで組み合わせ爆発を防ぎ、効率良くsiRNAの濃度分布を求めることができる。一方でsiRNAの種類が増えるにしたがって、RNAの完全二本鎖の濃度の近似が悪くなることが観察された。この近似を良くするために、各siRNAに対応するmRNAのセグメントを、完全二本鎖の一部であるか否かによって二種類に分類することを試みた。すると、完全二本鎖の濃度を極めて正確に求めることができた。目的の仕様や性質に合わせて抽象ノードを定義するための一般的な方法には至っていないが、近似の精度を向上させるために抽象化を精密に行う指針が得られたと考えられる。この結果と、抽象ノードをより大きくすることによる近似を含まない厳密な抽象化の結果を報告した論文が、国際会議(Methods in Systems Biology)に査読を経て採択され、その会議録に掲載された。
本研究の方法により自動合成されたDNAオートマトンの実装に関しては、光により異なる形態変化を起こす二種類のアゾベンゼン分子を挿入したDNAにより、紫外光と可視光の二種類の入力を受け取るオートマトンの設計と実装を進めた。
昨年度に引き続き、本研究の方法を遺伝子ネットワークなどの合成生物学の対象に適用するために、ウェット実験の環境を整備し、特に、組み換え実験を支援するソフトウェア基盤の完成度を高めた。ソフトウェア基盤に関しては、国際会議(International Workshop on Natural Computing)の会議録に論文が掲載された。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Towards Co-evolution of Information, Life and Artificial Life2013

    • 著者名/発表者名
      Masami Hagiya and Ibuki Kawamata
    • 雑誌名

      Proceedings in Information and Communications Technology

      巻: 6 ページ: 39-48

    • DOI

      10.1007/978-4-431-54394-7_4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abstraction of Graph-Based Models of Bio-Molecular Reaction Systems for Efficient Simulation2012

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Nathanael Aubert, Masahiro Hamano, and Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Bioinformatics

      巻: 7605 ページ: 187-206

    • DOI

      10.1007/978-3-642-33636-2_12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Silico Design Control of the Trade-Off Balance in Robustness and Fragility of Logical Circuits Using DNA Nanostructures2012

    • 著者名/発表者名
      Miki Hirabayashi, Ibuki Kawamata, Masami Hagiya, Hiroaki Kojima, and Kazuhiro Oiwa
    • 雑誌名

      Nanotechnology (IEEE-NANO), 2012 12th IEEE Conference on

      巻: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/NANO.2012.6321946

    • 査読あり
  • [学会発表] Efficiency and Exactness of Simulations by Abstracting Graph Models for DNA and RNA Reaction Systems2012

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Nathanael Aubert, Masahiro Hamano, and Masami Hagiya
    • 学会等名
      The 18th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
    • 発表場所
      Aarhus University, Aarhus, Denmark
    • 年月日
      20120814-20120816
  • [学会発表] Abstraction of Graph-Based Models of Bio-Molecular Reaction Systems for Efficient Simulation

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Nathanael Aubert, Masahiro Hamano, and Masami Hagiya
    • 学会等名
      The 10th Conference on Computational Methods in Systems Biology (CMSB2012)
    • 発表場所
      The Royal Society, London, UK
  • [学会発表] Enforcing Delays in DNA Computing Systems

    • 著者名/発表者名
      Nathanael Aubert, Yannick Rondelez, Teruo Fujii, and Masami Hagiya
    • 学会等名
      The 18th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
    • 発表場所
      Aarhus University, Aarhus, Denmark
  • [学会発表] In Silico Design Control of the Trade-Off Balance in Robustness and Fragility of Logical Circuits Using DNA Nanostructures

    • 著者名/発表者名
      Miki Hirabayashi, Ibuki Kawamata, Masami Hagiya, Hiroaki Kojima, and Kazuhiro Oiwa
    • 学会等名
      12th IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO) 2012
    • 発表場所
      International Convention Centre, Birmingham, UK
  • [学会発表] 化学反応系の複雑さと分子ロボットの知能

    • 著者名/発表者名
      川又生吹, 萩谷昌己
    • 学会等名
      人工知能学会合同研究会 第51回分子生物情報研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス來往舎

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公開日: 2014-07-24  

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