Analysis and Control of Steady States of Multiple Biological Networks

多生物网络稳态分析与控制

• 批准号: 22K19830
• 负责人: 阿久津 達也
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19830/
• 关键词: 生体ネットワーク; 定常状態制御; 多層ネットワーク; 遺伝子ネットワーク; ブーリアンネットワーク; 編集距離

本年度は複数のネットワークから共通の定常状態の分布、検出法、その応用を中心に研究を行った。具体的には、ブーリアンネットワークという遺伝子ネットワークの離散モデルを用いて、複数のネットワークが与えられた場合について以下の結果を得た。(1) ランダムなネットワークが与えられた場合に、複数のネットワークに共通に出現する静的な定常状態（singleton attractor）の個数の期待値を導出し、さらに、ある程度の差異を許した場合の静的定常状態の個数の期待値も導出した。(2) 複数のネットワークが与えられた場合に共通の静的定常状態を計算するための再帰的なアルゴリズムを開発し、その期待時間計算量を解析した。また、より実用的な手法として整数計画法を用いる計算法を開発し、その有効性と限界を計算機実験により評価した。(3) 実際の生物情報ネットワーク解析への応用として、TGF-βシグナル伝達経路のブーリアンネットワークモデルを基本に、8種類の腫瘍タイプの発現量データに基づき8種類のネットワークを構築し、各ペアごとに共通、もしくは、類似の定常状態があるかを調べた。その結果、定常状態に関する情報は腫瘍の類似性や多様性を理解するのに有効である可能性が示された。この研究に加え、ネットワークの制御規則が数式で記載される場合も多いため、数式の類似性の比較に関する研究を行った。具体的には、変数つきの木の編集距離という概念を提案し、その問題の計算複雑度などを理論的に解析した。

This year, the distribution, detection method and application center of the common steady-state of the multiple generation are studied. The following results are obtained for specific cases: (1)The expected value of the number of static steady states (singleton attractors) is derived from the difference in the degree of occurrence of a complex number of static steady states in the case of occurrence and occurrence. (2)A detailed all-in-one system is developed to calculate the static steady state common to multiple mobile phones and other situations, and the calculation amount of expected time is analyzed. The method of integer planning is used to develop and evaluate the computer system. (3)Real time bioinformatics analysis is based on the basic, 8-type selection of bioinformatics analysis, 8-type bioinformatics analysis, and 8-type bioinformatics analysis. The results, steady-state information, similarity and diversity of the selection, and the possibility of interpretation are shown. This study is based on the comparison of the similarity between the two formulas. The concrete problem is to calculate the complexity of the problem and analyze the theory.

项目成果

Network-based Approaches to Identification of Important Genes and Proteins

基于网络的重要基因和蛋白质鉴定方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Francois Le Gall;Masayuki Miyamoto;Harumichi Nishimura;岡嶋克典;Tatsuya Akutsu
• 通讯作者: Tatsuya Akutsu

On the Complexity of Tree Edit Distance with Variables

• DOI: 10.4230/lipics.isaac.2022.44
• 发表时间: 2022
• 作者: T. Akutsu;Tomoya Mori;Naotoshi Nakamura;Satoshi Kozawa;Yuhei Ueno;Thomas N. Sato

生体ネットワークの推定と制御のための数理とアルゴリズム

生物网络估计和控制的数学和算法

• 发表时间: 2022
• 作者: Tatsuya Akutsu;Tomoya Mori;Naotoshi Nakamura;Satoshi Kozawa;Yuhei Ueno;Thomas N. Sato;Tatsuya Akutsu;阿久津達也
• 通讯作者: 阿久津達也