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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06858038/
• 关键词: ゲノム情報処理; 遺伝的アルゴリズム; コード領域予測; 分子系統解析

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.

在这项研究中，由于生物技术的显着发展，包括重组DNA技术，有关所有生物的基因的信息正在迅速积累，而人为地作为计算机上的简化模型。为了阐明生物的多种生物学机制，研究了以下过程。与DNA重复相关的重复突变等，并因此模拟了基因表达机制，由基于Marcov链的概率模型建模，并预测DNA碱基序列的代码区域（带有翻译的区域蛋白质的信息）3。一组核糖体和蛋白质的序列，但这是一个基于表达的分类。遗传算法。最终，我们创建了一个系统树，揭示了生物的系统关系，但我们并不总是比现有的系统树创建方法更好。未来问题。

项目成果

松田秀雄: "遺伝的アルゴリズムによる分子系統樹の作成" 情報処理学会研究報告. 95-FI-36. 15-22 (1995)

Hideo Matsuda：“使用遗传算法创建分子系统发育树”日本信息处理学会研究报告 95-FI-36（1995）。

松田秀雄: "プライオリティ生御機構を有するOR並列Prologの分子系統樹作成への応用" 情報処理学会論文誌. 35-4. 658-665 (1994)

Hideo Matsuda：“应用具有优先级控制机制的 OR 并行 Prolog 创建分子系统发育树”，日本信息处理学会杂志 35-4（1994 年）。

Hideo Matsuda: "Fast Phylogenetic Analysis on a Massively Parallel Machine" Proc.ACM International Conference on Supercomputing. 297-302 (1994)

Hideo Matsuda：“大规模并行机的快速系统发育分析”Proc.ACM 国际超级计算会议。

小出晋也: "大腸菌ゲノムにおけるコード領域の統計的予測についての一手法" 日本生物物理学会第32回念解講演集. 126 (1994)

Shinya Koide：“大肠杆菌基因组编码区的统计预测方法”日本生物物理学会第 32 届研讨会论文集 126（1994）。