生物情報学を学ぶ人のためのGUI操作による代謝経路解析シミュレータの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780337
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Maebashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 関口 達也 前橋工科大学, 工学部, 助手 (30295456)
• Keywords: Bioinformania / Metabolic pathway / Computer simulation / Optimization

Research Abstract

グラフィカルユーザーインターフエースによる代謝経路解析シミュレータの基本システムの設計・開発を行った.Delphi言語によるWindows版およびJava言語によるWWWサーバー上で動作するマルチプラットホーム版を開発した.それらは以下の機能を有し,メニュー形式・マウス操作を主体とした統合インターフェースを通じて利用可能となっている.
(1)ユーザーはマウス操作を主体とするグラフィックツールのような感覚で,生化学反応系モデルの作成・修正を行うことができる.
(2)(1)で作成されたモデルを表現する多元非線形連立微分方程式を自動生成する.
(3)(2)で作成された多元非線形連立微分方程式の数値解を高精度・高速に算出する.
(4)シミュレーション結果を反応タイムコースや位相平面図など様々な方法で視覚化する事ができる.
(5)作成した生化学反応系モデル・シミュレーション結果を保存できる.
上記(3)の機能の実現において,Windows版では字句解析および構文解析を用いて計算を行い,Java版ではWWWサーバーにモデルデータを送信し,ホスト計算機で計算された結果を受け取る仕組みを採用している.そのためユーザーはコンパイラの用意・設定を必要としない.
他にWindows版ではユーザーが独自の定常状態近似式を定義し,生化学反応形モデルの中に組み込んで使用することができる.Java版では遺伝的アルゴリズムおよび修正パウエル法による最適化アルゴリズムにより,実験結果等から生化学反応系モデルパラメータの自動推定を行うことができる.

Research Products

• [Publications] Masahiro Okamoto, Kenji Sakuraba, Jun Yoshimura, Kouji Tanaka, Jun-ichi ueno, Masakazu Mori, Tadahiro Shimonobou, Tatsuya Sekiguchi: "Web-based BEST-KIT : Development of Web-based Biochemical Engineering, System Analyzing Tool-KIT"Chem-Bio Informatics Journal. Vol.2・No.1. 1-17 (2002)