相互情報量に基づいた遺伝子配列アライメントの高速化手法に関する研究

基于互信息的基因序列比对加速方法研究

• 批准号: 15700245
• 负责人: 竹中 要一
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700245/
• 关键词: バイオインフォマティクス; 遺伝子; DNA; アライメント; 相互情報量; バイオインフォマティク

本研究では,組合せ最適化問題の近似的解法に関する研究経験をもとに,遺伝子配列アラインメントに関する研究を行った.第一に,二遺伝子間の相互情報量を計算する方法に関する研究を行った。具体的には、アライメントを行う遺伝子数の絞込みに対する完全線形符号化後の相互情報量の利用可能性の評価を行った。符号理論は計算機の分野で用いられてきたため、符号のアルファベットとして基本的に2文字(0,1)が扱われてきた。これをDNAの4文字(ATGC),またはアミノ酸の20文字を扱えるように工夫した。この際、単に2値(0,1)の拡張(DNAの場合2桁、アミノ酸の場合5桁)で表現するのではなく、符号の元数をDNAやアミノ酸の文字数に合わせる。このことにより、2値の拡張符号として表現した時と異なり、各DNAやアミノ酸を計算機での表現上において対等に、または等価なものとして扱うことが可能になる。本符号を用いることにより、緩やか且つ非可逆な符号圧縮をかける。具体的には,4元ガロア体,または19元体上での完全線形符号の復号化処理を,圧縮として応用する.圧縮した符号を複号しても完全には元の配列にもどらないが、利用するに十分の精度があるのが非可逆な圧縮の特徴であり、「緩やかな」の意図は圧縮した状態でも、計算において圧縮前と同様の扱いができるということである。これによりデータ量の圧縮を、ひいては計算時間の短縮が可能であると考えた.第二にこの符号化法用いた多重配列アライメントに関する研究を行った.遺伝子配列間の類似度が高い場合,及び低い場合に提案法が比較的良好な性質を有することが明らかになるとともに,符号化法について諸々の性質に関する知見を得る事ができた.

This study で は, combination せ optimization problem の approximate solution に masato す る research 経 験 を も と に, heritage 伝 with sequence ア ラ イ ン メ ン ト に masato す る を line っ た. The first に, the second 伝, the <s:1> mutual information quantity を calculation する method に is related to the する research を field った. Specific に は, ア ラ イ メ ン ト を line う heritage 伝 son number の ground 込 み に す seaborne る completely linear symbolized の after mutual information quantity の possibility using の review 価 を line っ た. Symbol theory は computer の eset で with い ら れ て き た た め, symbols の ア ル フ ァ ベ ッ ト と し て basic に 2 words (0, 1) が Cha わ れ て き た. Youdaoplaceholder5 れをDNA <s:1> 4 characters (ATGC),また ア ア ア ノ ノ acid <s:1> 20 characters を えるように えるように time た. こ の interstate, 単 に 2 nt (0, 1) の company, zhang (DNA の 2 girder, ア ミ ノ acid の occasions 5 girder) performance で す る の で は な く や, symbol の yuan を DNA ア ミ ノ acid の text に close わ せ る. こ の こ と に よ り, 2 nt の company, zhang symbol と し て performance し た と when different な り, each DNA や ア ミ ノ acid を computer で の performance に お い て に, seaborne ま た は etc 価 な も の と し て Cha う こ と が may に な る. This symbol を is compressed by the symbol を る とによ とによ, the slow や, and the <s:1> non-reversible な symbol を を ける. Specifically, に に, 4-element ガロア,また,また, 19-element で, complete linear symbol <s:1>, compound number processing を, compression of と and て応 uses する. 圧 shrinkage し た symbol を complex number し て も completely に は yuan の match column に も ど ら な い が, using す る に is の precision が あ る の が non reversible な 圧 shrinkage の, 徴 で あ り, "slow や か な" meaning の 図 は 圧 shrinkage し た state で も, calculation に お い て 圧 shrinkage と with others before の Cha い が で き る と い う こ と で あ る. こ れ に よ り デ ー タ quantity の 圧 shrink を, ひ い て は computing time の shortening が may で あ る と exam え た. The second に <s:1> symbolic method uses the multiple collocation of に た アラ メ トに トに related する to study を rows った. Heritage 伝 の similar degree between daughter go が い occasions, high and low び い occasions に が proposed method is of good な nature を have す る こ と が Ming ら か に な る と と も に, symbolic method に つ い て the 々 の nature に masato す る knowledge を る is が で き た.

项目成果

Shoko Miyake: "A network analysis method by comparing microbial metabolic pathways"Escherichia coli Conference Towards New Biology in the 21st Century. (2003)

三宅翔子：“通过比较微生物代谢途径的网络分析方法”大肠杆菌迈向21世纪新生物学会议。

Graph Analysis Method to Detect Metabolic Sub-networks Based on Phylogenetic Profile

基于系统发育图谱检测代谢子网络的图分析方法

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.3rd IEEE Computer Society Bioinformatics Conference CSB2004
• 作者: Carninci P.;瀧浩平;三宅晶子;Hideya Kawaji;Shoko Miyake
• 通讯作者: Shoko Miyake

系統プロファイルを利用した代謝反応ネットワーク中の保存領域抽出手法

使用系统发育谱的代谢反应网络中的保守区域提取方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: 情報処理学会研究報告バイオ情報学 05-BIO-03
• 作者: Carninci P.;瀧浩平;三宅晶子
• 通讯作者: 三宅晶子

The transcriptional landscape of the mammalian genome

• DOI: 10.1126/science.1112014
• 发表时间: 2005-09-02
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Carninci, P;Kasukawa, T;Hayashizaki, Y
• 通讯作者: Hayashizaki, Y

Shoko Miyake: "A clustering method for comparative analysis between Genomes and Pathways"8th International Conference on Database Systems for Advanced Applications. DASFAA2003. 327-334 (2003)

Shoko Miyake：“基因组和路径之间比较分析的聚类方法”第八届高级应用数据库系统国际会议。