知識情報処理的手法を用いたDNAチップからの遺伝子ネットワーク解析

使用知识信息处理方法对 DNA 芯片进行基因网络分析

基本信息

批准号：
13208008
负责人：
花井泰三
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究計画に基づいて以下のような研究業績をあげました。(1)DNAマイクロアレイによる大腸菌の遺伝子発現量測定DNAマイクロアレイを用いて、有機溶媒等大腸菌に有害と考えられる液体に接触させ、その際の遺伝子発現を測定した。この際、有機溶媒の種類などによって発現される遺伝子群に大きな違いが出ることが分かった。また、有機溶媒の毒性に対する耐性度のことなる大腸菌に種類を用意し、同一の有機溶媒に接触させると、同じ挙動をとるもの、大きく挙動が異なるものなどの遺伝子群が観察できた。(2)適応共鳴理論(ART)による発現遺伝子のグループ化(クラスタリング)酵母の胞子形成時の時系列マイクロアレイデータ(P.BrownらScience282,699-705(1998))に対して、従来から行われている統計的手法の階層的クラスタリング、k平均アルゴリズム、自己組織化ネットワークと今回あらたに適用するART(適用共鳴理論:知識情報処理手法の一つ)による解析を行った。これらの手法を先のデータに適応したところ、生化学的知見に基づく結果に最も近い結果が得られたのは、ARTであった。マイクロアレイ実験では、遺伝子の発現量に、0.5から2倍程度の誤差があると言われている。実際の実験データに人工的にこれらの範囲で誤差を加えたデータを作成し、前出の手法を適応した。ARTによって形成された遺伝子のグループは、人工的な誤差を加えない場合とほぼ同じ結果が得られたが、他の手法を用いた場合、人工的誤差を加えると遺伝子のグループは大きく異なるものとなった。このことから、ARTはマイクロアレイの遺伝子発現データのクラスタリング手法として、もっとも適した方法であることが確認できた。

根据今年的研究计划，我们取得了以下研究成果。 (1)使用DNA微阵列测量大肠杆菌中的基因表达水平使用DNA微阵列使大肠杆菌与被认为对大肠杆菌有害的液体例如有机溶剂接触，并在以下温度下测量基因表达：那个时候。此时，发现根据有机溶剂的类型，表达的基因组存在很大差异。此外，当对有机溶剂毒性耐受程度不同的不同类型的大肠杆菌与相同的有机溶剂接触时，观察到一些基因组表现出相同的行为，而另一些则表现出显着不同的行为。 (2)使用适应性共振理论(ART)对表达基因进行分组(聚类) 这通常是在酵母孢子形成过程中对时间序列微阵列数据进行的(P.Brown等人Science 282, 699-705(1998))。我们使用了本次新应用的层次聚类、k-means算法、自组织网络、ART（应用共振理论：知识信息处理方法之一）等统计方法进行了分析。当这些方法应用于以前的数据时，ART 产生的结果最接近基于生化结果的结果。据说，在微阵列实验中，基因表达水平存在约0.5至2倍的误差。我们通过人为地将这些范围内的误差添加到实际实验数据中来创建数据，并应用上述方法。通过ART形成的基因组产生了与不添加人工错误时几乎相同的结果，但是当使用其他方法时，发现当添加人工错误时形成的基因组变得显着不同。由此证实ART是最适合微阵列基因表达数据聚类的方法。