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2012 年度 実施状況報告書

ブーリアンモデルによる遺伝子制御ネットワークの解析

研究課題

研究課題/領域番号 23700017
研究機関京都大学

研究代表者

田村 武幸  京都大学, 化学研究所, 助教 (00437261)

キーワードアルゴリズム / 遺伝子制御ネットワーク / 計算量理論 / 充足可能性問題 / バイオインフォマティクス
研究概要

AND/OR BNに対する周期が2の定常状態を求める問題に対する厳密アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムでは、与えられたBNの各ノードを時刻tとt+1における値を表現する2つのノードに分解し、結果的にノード数2nの二部BNの周期が1の定常状態を求める問題に変換を行う。その後、まだ0/1が未割当の3つ以上のノードに隣接するノードから優先的に0/1を割り当て、最終的に二部グラフの片側に対する全探索かSAT(充足可能性問題)を解くことにより、本質的に速いアルゴリズムを実現した。さらに周期1のBNの定常状態を求める問題、BNを目的状態へと導く問題、定常状態を制御する問題に対する整数計画法に基づく手法を開発した。また確率BNを制御するための整数計画法と動的計画法に基づく手法を開発した。
また当初の研究計画とは少し異なるが、ブーリアンモデルでないネットワークを動的計画法と最小二乗法に基づいて補完する手法を開発した。さらにネットワークの類似性判定に関する研究として、無順序木の編集距離をクリーク問題に帰着して動的計画法で解く手法や、次数に制限のある外平面グラフの最大共通部分グラフを見つける多項式時間アルゴリズムを開発した。また同様の問題が次数に制限のある部分k-木に対してはNP困難になることも証明した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画とは異なる内容も含むが、平成24年度には査読付きジャーナル論文を6件、国際会議4件の発表ができたので、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

平成24年度までに、研究計画のほぼすべてを終えており、平成25年度は研究発表を1件行うのみの予定である。

次年度の研究費の使用計画

当初、平成24年度内に行う予定だった研究会発表を1件、平成25年度に行う。研究費もそれに関連する目的で支出する予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Finding optimal control policy in probabilistic Boolean networks with hard constraints by using integer programming and dynamic programming2013

    • 著者名/発表者名
      Xi Chen, Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura and Wai-Ki Ching
    • 雑誌名

      International Journal of Data Mining and Bioinformatics

      巻: 7(3) ページ: 321-343

    • DOI

      10.1504/IJDMB.2013.053306

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A polynomial-time algorithm for computing the maximum common connected edge subgraph of outerplanar graphs of bounded degree2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
    • 雑誌名

      Algorithms

      巻: 6 ページ: 119-135

    • DOI

      10.3390/a6010119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Network completion using dynamic programming and least-squares fitting2012

    • 著者名/発表者名
      Natsu Nakajima, Takeyuki Tamura, Yoshihiro Yamanishi, Katsuhisa Horimoto and Tatsuya Akutsu
    • 雑誌名

      The Scientific World Journal

      巻: Volume 2012, Article ID 957620 ページ: 8

    • DOI

      10.1100/2012/957620

  • [雑誌論文] A clique-based method using dynamic programming for computing edit distance between unordered trees2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Mori, Takeyuki Tamura, Daiji Fukagawa, Atsuhiro Takasu, Etsuji Tomita and Tatsuya Akutsu
    • 雑誌名

      Journal of Computational Biology

      巻: 19(10) ページ: 1089-1104

    • DOI

      10.1089/cmb.2012.0133

  • [雑誌論文] Finding a periodic attractor of a Boolean network2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu, Sven Kosub, Avraham A. Melkman and Takeyuki Tamura
    • 雑誌名

      IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics

      巻: Vol.9 ページ: 1410-1421

    • DOI

      10.1109/TCBB.2012.87

  • [雑誌論文] Integer programming-based approach to attractor detection and control of Boolean networks2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu, Yang Zhao, Morihiro Hayashida and Takeyuki Tamura
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E95-D2 ページ: 2960-2970

    • DOI

      10.1587/transinf.E95.D.2960

    • 査読あり
  • [学会発表] On the complexity of the maximum common subgraph problem for partial k-trees of bounded degree2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
    • 学会等名
      Proc. 23rd International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2012)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      20121219-20121221
  • [学会発表] Integer programming method for completing ortholog-based gene-protein-reaction network by gene essentiality2012

    • 著者名/発表者名
      Takeyuki Tamura and Tatsuya Akutsu
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Genome Informatics (GIW2012)
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      20121212-20121214
  • [学会発表] A polynomial-time algorithm for computing the maximum common subgraph of outerplanar graphs of bounded degree2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu and Takeyuki Tamura
    • 学会等名
      Proc. 37th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS 2012)
    • 発表場所
      Bratislava, Slovakia
    • 年月日
      20120827-20120831
  • [学会発表] Efficient exponential time algorithms for edit distance between unordered trees2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu, Takeyuki Tamura, Daiji Fukagawa and Atsuhiro Takasu
    • 学会等名
      Proc. 23rd Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM 2012)
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      20120703-20120705
  • [備考] publication list of Takeyuki Tamura

    • URL

      http://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/paper-list.html

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公開日: 2014-07-24  

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