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

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780337
• 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: Bioinformatics / Computer simulation / Metabolic pathway / Optimization

Research Abstract

昨年度開発したグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)による代謝経路解析シミュレータ基本システムに以下の機能拡張を行った.
1.アンドゥ,コピー,ペーストなどの編集機能の充実を行い,操作性の向上を行った.
2.ユーザーが様々な反応式を独自のライブラリとして定義し,それらを設計画面に自由に配置して解析を行うことを可能にした.
3.特定のキネティックパラメータを一定間隔で変化させて,その応答の違いを比較するパラメータスキャンニングを可能にした.
4.生化学反応系の数理モデルである多元非線形連立微分方程式の自動導出および自動計算において,内蔵インタプリタの他に外部コンパイラの利用も可能にした.外部コンパイラを利用してもシミュレーション手続きは変わらず,ユーザーはコンパイラの操作を意識する必要はない.
5.修正パウエル法,遺伝アルゴリズムおよびそれらのハイブリッド法である最適化アルゴリズムを用いて,実験結果等から得られた反応タイムコースデータから生化学反応系を表現する数理モデルの各種キネティックパラメータを自動的に推定することを可能にした.
6.代謝マップ上の任意の生化学反応系をマウスでクリッピングすることにより,自動的にシミュレータ上にモデルとして構築することを可能にした.また,同時にシミュレーションに必要な各種キネティックパラメータをインターネット上のデータベースから自動収集することも可能である.
開発したシミュレータは,Delphi言語によるWindows版およびJavaアプレット形式のマルチプラットホーム版である.1〜5はWindows版の拡張であり,6はマルチプラットホーム版の拡張である.
本研究で開発したシミュレータを利用することにより,生化学反応系の解析が効果的に行われることが期待できる.また,数学やコンピュータの知識をほとんど必要とせずにコンピュータシミュレーションが可能であるので,生物化学システムの基礎教育にも有用であると思われる.

Research Products

• [Publications] Tadahiro Shimonobou, Jun Yoshimura, Tatsuya Sekiguchi, Masahiro Okamoto: "BEST-KIT : Development of Biochemical Engineering System Analyzing Tool-KIT"Proceedings of Process System Engineering Asia 2002. 357-362 (2002)