仮想遺伝子実験システムの研究

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本研究は、計算機上に「仮想遺伝子実験システム」を構築し、計算機シミュレーションを行うことにより、予測結果を分子生物実験にフィードバックできる環境の実現を目指している。今年度は、仮想遺伝子実験システムの一環として、RLGS二次元電気泳動画像解析システム、DNA断片から遺伝子領域を検出するための遺伝子発見システム、遺伝子とタンパク質の機能および構造との関連を発見するためのデータマイニング支援システム、遺伝子の発現制御作用を解析するための配列解析支援システム、遺伝子間の相互作用を検証するための細胞シミュレーションシステム、等を構築した。より具体的には、RLGS二次元電気泳動画像データベースに関しては、画像の登録、検索およびスポットの自動照合機能を実装し、WWW上での動作を確認した。遺伝子発見システムに関しては、ダイコドンを認識単位とした隠れマルコフモデルを利用した自己学習モデルの評価を行った。データマイニング支援システムに関しては、自然言語による目標遺伝子の検索を精緻化するために配列データベース、タンパク質立体構造データベース、文献データベース等に対してキーワード検索のための全文インデックスを作成すると共に、これらのデータベースの相互参照リンク情報からの相関ルールを抽出するためのデータマイニングシステムを構築した。配列解析システムに関しては、発現調節に関する知見を得るために、転写因子その中でもジンクフィンガータンパク質に注目し、タンパク質の構造とバインディングサイトとの関連を結合部位の多義性の有無から4種類に分類した。細胞シミュレーションに関しては、細胞周期におけるサイクリンの濃度変化に注目し、サイクリンのアロストテリック効果を実現するための連立非線型微分方程式によるモデル化を行った。