空間パターン情報の広域計算処理による蛋白質機能解析

使用空间模式信息的广域计算处理进行蛋白质功能分析

• 批准号: 15017263
• 负责人: 大川 剛直
• 金额: $ 3.52万
• 依托单位: Osaka 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15017263/
• 关键词: バイオインフォマティクス; 蛋白質; グリッド; 機能解析; 並列計算; 空間パターン; 分子表面; 検索システム

本研究では、広域計算技術を積極的に活用することにより、蛋白質の三次元表面構造(空間パターン情報)の網羅的処理による機能解析(構造からの機能予測、機能発現部位の発見など)を実現する枠組について検討している。本年度は、既に提案している蛋白質表面データの比較手法をもとに、広域計算環境下での利用を想定した表面類似蛋白質高速検索システムProSurFinをGlobus Toolkitを用いて実装した。ProSurFinは、クライアント計算機、仲介ホストならびに複数のマスタースレーブ並列計算機から構成される。複数の並列計算機は、処理の均等化を図るため、複数の論理クラスタに再構成され、各論理クラスタにおいて2つの蛋白質表層間の比較が実行される。この枠組においては、いかに適切な論理クラスタを形成するか、すなわち、クラスタリングパターンの形成法が重要となる。そこで、類似蛋白質検索手法の処理内容の分析をもとにクラスタリングパターンの性能評価尺度を定式化した。表面比較処理は、ベクトルマッチングフェーズと局所探索フェーズのそれぞれにおいて並列化され、MPIを用いて実装されているが、両フェーズは、逐次的に実行され互いに独立な処理である。そこで、各処理に対して要求される計算時間を、計算ノードの性能指標、ネットワーク遅延などのパラメータをもとに定式化し、各種係数を実験により法定した。3台のPCクラスタの混成環境上にProSurFinを構築し、各種クラスタリングパターンに対する性能評価値ならびに実処理時間について計測することで、定式化した性能評価尺度が検索時間に対する正確な見積りを与えていることを検証した。また、PCクラスタを複数の論理クラスタに分割することにより、検索処理全体の性能向上が認められ、本システムの有効性を確認した。

In this study, domain computing technology is actively used to investigate the processing of protein three-dimensional surface structure (spatial information) and functional analysis (functional prediction of structure and discovery of functional sites). This year, we propose a new approach to protein surface mapping, which is used in a broad domain computing environment. We propose a new approach to protein surface mapping using the Globus Toolkit. ProSurfin is composed of computers, intermediaries, and parallel computers. A plurality of parallel computers, equalization of processing, reconstruction of a plurality of logical classes, comparison of protein layers between logical classes, are implemented. The method of forming the appropriate logic class is important. The analysis of the processing content of similar protein search methods and the evaluation of performance criteria of the system are formulated. Surface comparison processing is a process explored by the Bureau, which is parallel processing, MPI processing, and sequential processing. The calculation time of each processing requirement, the calculation of the performance index, the calculation of the time delay, the calculation time delay, the calculation time, the calculation time delay, the calculation time, the calculation time delay, the calculation time, the calculation time, the calculation time delay, the calculation time, the calculation time, the calculation time delay, the calculation time, the calculation time, the calculation time ProSurfin is constructed for 3 PCs in a hybrid environment, and performance evaluation criteria for various types of PCs are formulated for processing time measurement. The performance of the whole search process is recognized. The effectiveness of the system is confirmed.

项目成果

Kenji Inoue, Yusuke Nonomura, Takenao Ohkawa: "Protein Molecular Surface Retrieval System by Constructing Logical Clusters on GRID"Proceedings of 5th International Conference on Computational Biology and Genome Informatics. 919-922 (2003)

Kenji Inoue、Yusuke Nonomura、Takenao Ohkawa：“通过在 GRID 上构建逻辑簇的蛋白质分子表面检索系统”第五届国际计算生物学和基因组信息学会议论文集。

Takenao Ohkawa, Kenji Inoue, Yusuke Nonomura: "Logical Cluster Construction in Grid Environment for Similar Protein Retrieval"Proceedings of 2004 International Symposium on Applications and the Internet Workshops. 681-687 (2004)

Takenao Ohkawa、Kenji Inoue、Yusuke Nonomura：“网格环境中相似蛋白质检索的逻辑集群构建”2004 年国际应用研讨会和互联网研讨会论文集。

Nripendra L.Shrestha, Yohei Kawaguchi, Takenao Ohkawa: "A Method for Extraction of Surface Motifs from Protein Molecular Surface Database using Normal Vectors with Attributes"Proceedings of 5th International Conference on Computational Biology and Genome

Nripendra L.Shrestha、Yohei Kawaguchi、Takenao Ohkawa：“A Method for Extraction of Surface Motifs from Protein Molecular Surface Database using Normal Vectors with Attributes”第五届国际计算生物学与基因组会议论文集