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-

代谢进化机制 - 关注绿色硫细菌和外源物降解途径 -

• 批准号: 08F08086
• 负责人: 五條堀 孝
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08086/
• 关键词: 代謝パスウェイ; 節約法; 祖先配列

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。

这项研究的目的是了解绿色硫细菌中代谢进化和异种降解途径的机制。为了阐明代谢途径的演变经常发生的变化，首先有必要估计祖先的代谢途径。 （此估计需要准确性和效率。）最多的节省方法被广泛用于重建祖先的特征，但是当有许多性状状态时，计算成本很高。为了降低这种计算成本，我们开发了一种新的加权方法。这种方法可以通过使用超粘量或添加重量矩阵大大减少计算时间。当使用仿真和实际数据时（尤其是代谢途径数据），这都证实了这一点（Clemente等，BMC Bioinformatics 2009）。由于许多用于许多核苷酸和氨基酸的进化模型中使用的重量矩阵未被计量，也无法转换为计量，因此我们解决了分解的计量重量矩阵成添加剂重量矩阵的问题，这表明该问题是NP问题（一个无法用非确定性的多项式时间解决的问题）。目前，我正在制定经验法则来解决这个问题。特别是，我们发现具有某些属性的重量矩阵可以通过多项式溶液来解决，目前正在研究氨基酸进化模型中是否存在这种属性。未来的目标是改善此方法并进一步提高准确性。这对于解决大多数节省的进化途径尤为重要。

项目成果

Optimized ancestral reconstruction using Sankoff parsimony

使用 Sankoff 简约法优化祖先重建

• 发表时间: 2009
• 期刊: BMC Bioinformatics 10(51)
• 作者: Clemente JC;Ikeo K;Valiente G;Gojobori T
• 通讯作者: Gojobori T