代謝進化のメカニズム-緑色硫黄細菌と生体異物分解経路を中心として-

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本研究の目的は緑色硫黄細菌における代謝進化のメカニズムと生体異物分解経路を理解することである。代謝経路の進化において頻繁に起こっている変化を明らかにするためには、まず祖先の代謝経路を推定する必要がある。(この推定には正確さと効率の良さが求められる。)最節約法は、祖先形質を再構築するために広く用いられている方法であるが、形質状態が多い場合には計算コストが高くなる。この計算コストを減軽するため、我々は新たな重みづけ最節約法を開発した。この方法は超計量またはアディティブ重み行列を使うことにより計算時間を大幅に短縮できる。このことはシミュレーションおよび実際のデータ(特に代謝経路のデータ)を用いた場合とにおいて、確認できた(Clemente et al, BMC Bioinformatics 2009)。多くのヌクレオチドやアミノ酸の進化モデルに使われている重み行列は計量ではなく、また計量に変換することができないため、計量重み行列をアディティブ重み行列に分解する問題に取り組み、この問題がNP問題(非決定性多項式時間で解けない問題)であることを明らかにした。現在は、この問題を解くための経験則の開発を行っている。特に、ある特定の属性を持つ重み行列は多項式解で解けることがわかったので、アミノ酸の進化モデルにそのような属性があるかどうかについて調査中である。今後の目標は,この方法を改善し、正確さをさらに高めることである。このことは、特に、等しく最節約的である進化経路を解くために重要である。