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2014 年度 実施状況報告書

ブーリアンモデルによる生体ネットワークの統合的な数理モデル化と解析

研究課題

研究課題/領域番号 25730005
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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード代謝ネットワーク / アルゴリズム / 整数計画法 / ブーリアンモデル / 遺伝子制御ネットワーク / 定常状態 / 木幅
研究実績の概要

研究の目的や実施計画では、代謝関連遺伝子を破壊した時の表現型の情報を用いて、代謝ネットワークを補完する問題の研究を行う予定であった。今年度は予定とは少し異なることになったが、2つの異なる代謝ネットワークにおいて、ひとつのネットワークの標的化合物は生成不可能になるものの、もうひとつのネットワークの標的化合物は生成可能なままの状態にするための最小数の代謝関連遺伝子の破壊方法を計算する問題の研究を行った。この問題をブーリアンモデルと基準モードを用いて数理モデル化し、NP完全性を証明したうえで、整数計画法に基づく手法の開発を行った。また善玉菌と悪玉菌の代謝ネットワークのデータを用いてコンピュータ実験を行い、提案手法がゲノムスケールの代謝ネットワークに対しても有効に機能することを示した。また研究成果をJournal of Computational Biology誌から出版した。
遺伝子制御ネットワークに関する研究に関しては、予定では癌の遺伝子制御ネットワークのデータなどを構成して研究を行う予定であったが、本年度は理論的な研究を行うことにした。AND/ORブーリアンネットワークの定常状態を求める問題に対し、木幅が定数に制限されていれば高速に動作する固定パラメータアルゴリズムを開発し、研究成果をIEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciencesより出版した。

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

平成26年度に行った研究は、当初予定していた内容とは少し異なるものの、大筋としては当初の目的に沿ったものであり、研究成果も順調に発表できていることから、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

ブーリアンモデルに対する研究は継続して行いながら、ブーリアン以外のモデルについても研究対象を広げていきたい。また既存の研究結果との比較もより積極的に行っていきたい。

次年度使用額が生じた理由

今年度の使用額はほぼ予定通りであったが、前年度の残額の分が残っている。

次年度使用額の使用計画

論文掲載費の一部として使う予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] On the complexity of finding a largest common subtree of bounded degree2015

    • 著者名/発表者名
      On the complexity of finding a largest common subtree of bounded degree
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 590 ページ: 2-16

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2014.10.012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computing smallest intervention strategies for multiple metabolic networks in a Boolean model2015

    • 著者名/発表者名
      Wei Lu*, Takeyuki Tamura*, Jiangning Song, and Tatsuya Akutsu, (* joint first authors)
    • 雑誌名

      Journal of Computational Biology

      巻: 22(2) ページ: 85-110

    • DOI

      10.1089/cmb.2014.0274

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A fixed-parameter algorithm for detecting a singleton attractor in an AND/OR Boolean network with bounded treewidth2015

    • 著者名/発表者名
      Chia-Jung Chang, Takeyuki Tamura, Kun-Mao Chao and Tatsuya Akutsu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E98A(1) ページ: 384-390

    • DOI

      10.1587/transfun.E98.A.384

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] On the parameterized complexity of associative and commutative unification2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Akutsu, Jesper Jansson, Atsuhiro Takasu, Takeyuki Tamura
    • 学会等名
      9th International Symposium on Parameterized and Exact Computation (IPEC 2014)
    • 発表場所
      ヴロツワフ(ポーランド)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-12
  • [備考] Paper list of Takeyuki Tamura

    • URL

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

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公開日: 2016-06-01  

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