ナチュラルコンピューティングの分子実現とその設計論

自然计算的分子实现及其设计理论

基本信息

批准号：
14085203
负责人：
山村雅幸
金额：
$ 70.85万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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-14085203/
关键词：
DNAコンピューティング遺伝的アルゴリズム統計物理分子進化シミュレーション試験管ウィルスアミノアシル化tRNA合成酵素最適化ナチュラルコンピューティング進化計算ウェットGA モンテカルロ法統計力学タンパク工学適応度地形進化生体分子ワンポット反応系

项目摘要

本研究は分子計算によって培われた情報科学・生命科学の協力体制によって、分子進化という同一の課題に取組むことを目的とした。ウエット進化計算の分子実現について、染谷と山村は、タンパク質工学のために「探索が任意のある一点から開始される」確率的最適化の手法を検討した。SAなどの既存手法の分子実現について理論的に考察し、遺伝的アルゴリズムに基づく主要を提案して、計算機実験により有効性を確かめた。春木はランダム変異およびDNAシャッフリングによる大腸菌リボヌクレアーゼHの耐熱化実験、および大腸菌リポヌクレアーゼHIの耐熱化機構の熱力学的解析を行った。木賀は構成生物学の立場から、工学一般における部品や作業の標準化という観点から遺伝子工学を改めて見直すことを試みた。部品の標準化に役立つフォーマットを提案し、実際に条件判定を行うためのパーツを構築してAND論理演算が可能であることを示した。さらに、Tokyo Allianceと称するチームを率いて、第3回国際人工遺伝子回路コンテストに参加し、最優秀部品賞、最優秀共同作業賞のふたつを受賞した。進化リアクタの作成では、伏見は、mRNAの5'末端と、蛋白質のN末端付近を結合したin vitroウイルスを作製した。また、等温核酸増幅進化リアクタープロセスによるプロモーターの進化を実現した。理論解析では、樺島は、多数のユニットが複雑に結合した系を数理的に解析する方法論について研究した.特に平均場近似のための効率的な数値最適化アルゴリズムを開発し、3体スピングラス模型で最近提唱された理論予想を支持する結果を得た。

这项研究旨在通过通过分子计算培养的信息科学与生命科学之间的合作来应对分子进化的同样挑战。关于湿进化计算的分子实现，Someya和Yamamura已经研究了一种用于蛋白质工程的随机优化技术，其中“搜索始于任何一点”。我们检查了现有方法（例如SA）的分子实现，例如SA，根据遗传算法提出了主要方法，并通过计算机实验验证了其有效性。 Haruki通过随机突变和DNA洗牌进行了实验，以对大肠杆菌核糖核酸酶H的耐热性进行耐热，以及对大肠杆菌脂肪核酸酶耐热性机理的热力学分析。从构成生物学的角度来看，基加试图从标准化工程中标准化的零件和任务的角度重新审视基因工程。我们提出了一种可用于标准化零件的格式，并表明通过为实际的条件确定构造零件，可以使用逻辑操作。此外，他带领一支名为东京联盟的团队参加了第三届国际人工基因巡回赛大赛，获得了两个奖项：最佳零件和最佳合作奖。在创建进化反应器时，fushimi创建了一种体外病毒，该病毒结合了mRNA的5'端和蛋白质的N末端附近。另外，通过等温核酸扩增进化反应器工艺实现了启动子的演化。在理论分析中，Kabashima研究了一种用于数学分析系统的方法，其中许多单元都复杂地耦合，尤其是为平均场近似的有效的数值优化算法，从而支持最近提出的三体旋转类模型的理论预测。

项目成果

期刊论文数量（97）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Survey propagation for the cascading Sourlas code

级联 Sourlas 代码的调查传播

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J. Phys. A: Math. Gen. 39
影响因子：
0
作者：
Toyota D;Ohkubo I;Kumigashira H;Oshima M;Ohnishi T;Lippmaa M;Kawasaki M;Koinuma H;Y. Kabashima;JPL Hatchet and Y. Kabashima
通讯作者：
JPL Hatchet and Y. Kabashima

Solid-phase translation and RNA-protein fusion : a novel approach for folding quality control and direct immobilization of protein using anchored mRNA

固相翻译和 RNA-蛋白质融合：使用锚定 mRNA 进行折叠质量控制和直接固定蛋白质的新方法