パラメータ制御方式による分子計算

使用参数控制方法进行分子计算

• 批准号: 14085201
• 负责人: 大内 東
• 金额: $ 28.8万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14085201/
• 关键词: DNAコンピューティング; 計算精度; ハイブリダイゼーション; 塩基配列設計; 二次構造; 反応効率; DNAタイル; アクエアスコンピューティング; 最短経路問題; PCR

1.自由エネルギーに基づいたハイブリダイゼーション過程の解析本研究では,ある一本鎖DNAとその完全相補配列,及び,競合する塩基配列を混合した溶液中で起こるハイブリダイゼーションの特徴を自由エネルギーや融解温度の立場から明らかにした.ある塩基配列Aと完全相補な塩基配列B,及び,Aと部分的に相補な配列を含む塩基配列Cが競合する反応系において,AとBの結合体の最小自由エネルギー,および,融解温度,また,AとCの結合体の最小自由エネルギー,および,融解温度との関係からAとCが結合してしまうミスハイブリダイゼーションの発生割合の分析を行った.検出にはDNAに修飾した蛍光のクエンチングを利用した.結果的に,最小自由エネルギー,および,融解温度の差がミスハイブリダイゼーションに与える影響について,実験結果からモデル式を導出することに成功した.2.DNAタイルのための塩基配列設計支援システムの構築昨年度の研究成果を受けて,DNAタイル設計のための塩基配列設計支援システムの構築を行った.DNAタイルは,ナノ構造の形成やタイル計算に用いることが可能であることから近年注目を浴びている.しかしながら,DNAタイルは何本もの一本鎖DNAの結合体であることからその構造安定性を求めることは困難であり,これまで,ヒューリスティックな方法として,重複する連続した部分塩基配列を避ける方法が使用されてきていた.本研究では,DNAタイルの構造安定性を見積もる方法として,自由エネルギーを用いることにした.2本の一本鎖DNAからできる主な結合体の自由エネルギーを見積もる方法は,これまでの研究で洗練されたものとなっている.このため,DNAタイルの構造体を2本の一本鎖DNAからなる部分に分けて,DNAタイルが望み通りに生成されたときの結合体の自由エネルギーが最も安定となるような尺度を設計することを目的としている.本研究では,設計支援のためのツールを開発した.DNAタイル設計の際には,各部分配列同士の非特異的結合を避けたり,融解温度やGC含量などを考慮したり必要があり,それらを見積もるツールが必要である.また,作成した配列の解析や,山登り法による最適化手法による配列の自動生成も可能である.

1. In this study, we analyzed the molecular structure of DNA and the molecular structure of DNA. A and B are completely complementary to each other. A and B are partially complementary to each other. A and B are complementary to each other. A and C are complementary to each other. A and B are complementary to each other. DNA modification is the first step in the evolution of DNA. 2. DNA alignment design support for the construction of a system.DNA alignment design support for the construction of a system. In recent years, the formation of structures and calculations have been studied. The structural stability of DNA conjugates is difficult to determine, and the method of partial nucleotide alignment is used repeatedly. In this study, the structural stability of DNA molecules was studied by integrating the methods of DNA molecules and free radicals. The structure of DNA is composed of two parts, one part of DNA and one part of DNA. The structure of DNA is composed of two parts, one part of DNA and one part of DNA. In this study, design support was developed.DNA was designed to avoid non-specific binding of the same components, melting temperature and GC content. The optimization method for the automatic generation of the arrangement is described in detail below.

项目成果

Masahito Yamamoto: "Local Search by Concentration Controlled DNA Computing"The International Journal of Computational Intelligence and Applications (IJCIA). 2(4). 447-456 (2002)

Masahito Yamamoto：“通过集中控制 DNA 计算进行本地搜索”国际计算智能与应用杂志 (IJCIA)。

Keisuke Hashimoto, Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi: "State Transition Model Based on DNA Polymerization"Proceedings of the International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC03). 1889-1892 (2003)

Keisuke Hashimoto、Atsushi Kameda、Masahito Yamamoto、Azuma Ohuchi：“基于 DNA 聚合的状态转换模型”电路/系统、计算机和通信国际技术会议 (ITC-CSCC03) 论文集。

Toshikazu Shiba: "Constructions of Security System for Information Encoded by DNA"Preliminary Proceedings of Eighth International Meeting on DNA Based Computers (DNA8). 337-337 (2002)

Toshikazu Shiba：“DNA编码信息安全系统的构建”第八届基于DNA的计算机国际会议（DNA8）初步论文集。

Data Manipulation of DNA Relational Database

DNA关系数据库的数据操作

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 11th '06) Vol.11,No.1
• 作者: Yutaka Kita;Satoshi Kashiwamura;Atsushi Kameda;Masahito Yamamoto;Azuma Ohuchi
• 通讯作者: Azuma Ohuchi

Stability evaluation method of DNA tile structure

DNA平铺结构的稳定性评价方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 11th '06) Vol.11,No.1
• 作者: Naoki Iimura;Masahito Yamamoto;Fumiaki Tanaka;Atsushi Kameda;Azuma Ohuchi
• 通讯作者: Azuma Ohuchi