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人工生命による生体機構のモデル化と並列シミュレーション

使用人工生命对生物机制进行建模和并行模拟

基本信息

批准号：
06858038
负责人：
松田秀雄
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,組換えDNA技術を初めとするバイオテクノロジのめざましい発展により,あらゆる生物の遺伝子に関する情報が急速に蓄積されつつある状況を受けて,計算機上で現実の生物を単純化したモデルとして人工生命を形成し,その機能をシミュレートしながら生物の持つ多様な生体機構の解明に役立てることを目的とした.具体的には,以下の手順で研究を行なった.1.DNAの複製機構と遺伝子情報のタンパク質への翻訳を司る遺伝子発現機構を,DNA塩基配列,DNAおよびタンパク質分子の構造情報,DNA複製にともなう突然変異の発生頻度などをパラメータとしてモデル化し,シミュレーションを行なった.2.その結果を受けて,遺伝子発現機構をマルコフ連鎖に基づく確率モデルによりモデリングし,DNA塩基配列上のコード領域(タンパク質への翻訳情報を持つ領域)の予測を行なった.3.また,2.のコード領域の予測手法が遺伝子配列の分類に利用できることを示した.例えば,大腸菌の遺伝子配列に適用した結果,リボソーム・タンパクを中心とした一群の遺伝子配列のグループを抽出できたが,これは遺伝子の発現量に基づく分類になっているものと思われる.4.最後に,遺伝的アルゴリズムを利用して,生物の分子レベルでの進化過程を導く手法を開発した.このシステムは,最終的に対象生物の系統関係を現す系統樹を作成するが,既存の系統樹作成法と比べて必ずしもよい結果が得られなかった.この手法の改良および並列処理による高速化が今後の課題である.

This study aims at the rapid accumulation of information related to biological genes in the early development of DNA technology and the realization of biological purification on computers, the formation of artificial life, and the functional development of biological mechanisms. Specifically, the following research procedures were carried out: 1. DNA replication mechanism and gene information; 2. DNA replication mechanism and gene discovery mechanism; 3. DNA gene alignment; 4. DNA gene molecular structure information; 5. DNA replication mechanism and gene mutation frequency; 6. DNA replication mechanism and gene information; 7. DNA replication mechanism and gene discovery mechanism. 3. The prediction of DNA sequence in the domain of DNA sequence. 2. The prediction method of DNA sequence in the domain of DNA sequence. For example, E. coli gene alignment is applicable to the results, showing that a group of gene alignment is extracted from the center, and the amount of gene expression is classified into three groups. 4. Finally, the gene expression is utilized to guide the evolution of biological molecules. The result of the phylogenetic tree is that the phylogenetic tree of the final object is created by comparing the existing phylogenetic tree with the existing phylogenetic tree. The improvement of parallel processing of this method is a problem in the future.