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; 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，为了响应生物技术的显着发展，包括重组DNA技术，有关所有生物体中基因的信息都在迅速积累，目的是形成人工生命作为在计算机上的简化真实有机体模型，并模拟其功能以帮助阐明生物体的多样生物学机制。具体而言，使用以下步骤进行了研究：1。控制基因信息转化为蛋白质转化为蛋白质的DNA复制和基因表达的机理，使用DNA碱基序列，DNA和蛋白质分子的结构信息以及在DNA复制中发生的突变的频率建模。 2。基于结果，我们使用基因表达机制形成了基于马尔可夫链的概率模型。のですね。英语：进行模型以预测DNA碱基序列上的编码区域（具有转换为蛋白质的区域）3。这还表明，在2中编码区域的预测方法可用于对基因序列进行分类。例如，当应用于大肠杆菌的基因序列时，提取了以核糖体和蛋白质为中心的一组基因序列，似乎基于基因的表达水平4。最后，开发了一种方法来使用遗传算法在分子水平上指导生物的进化过程。该系统最终会产生一个代表生物体的系统发育关系的系统发育树，但不一定比现有的系统发育创造方法更好。通过并行处理对这种方法的改进和加速是未来的挑战。