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タンパク質相互作用の コンピュータによる予測と解析

タンパク質相互作用の コンピュータによる予測と解析. 京都大学化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 阿久津研究室. 研究の目的. 目的： 生命の構築原理、動作原理を数理的に解明 CD-ROM 1 枚程度に個性の違いまで含めて人間を再構成できる情報がどのように格納されているのか、その原理を解明 方針： 数理的原理に基づく生命情報解析手法 　　　　　　　　　　　　　　　および 生命システムの数理的理解. タンパク質相互作用. タンパク質どうしが互いに相互作用（結合）することで機能を果たすものがたくさんある。 タンパク質の役割の例. 遺伝子転写制御.

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タンパク質相互作用の コンピュータによる予測と解析

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Presentation Transcript

  1. タンパク質相互作用のコンピュータによる予測と解析タンパク質相互作用のコンピュータによる予測と解析 京都大学化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 阿久津研究室

  2. 研究の目的 • 目的：生命の構築原理、動作原理を数理的に解明 • CD-ROM 1枚程度に個性の違いまで含めて人間を再構成できる情報がどのように格納されているのか、その原理を解明 • 方針：数理的原理に基づく生命情報解析手法 　　　　　　　　　　　　　　　および 生命システムの数理的理解

  3. タンパク質相互作用 • タンパク質どうしが互いに相互作用（結合）することで機能を果たすものがたくさんある。 • タンパク質の役割の例 • 遺伝子転写制御 １個づつでは プロモータ領域に 付くことが出来ない. DNA プロモータ領域 遺伝子 新しいタンパク質 の生成 DNA プロモータ領域 遺伝子

  4. 相互作用するタンパク質の予測 • 何をするのかわかっていないタンパク質はたくさんある。 • １個づつ調べていくのはたいへん。 • コンピュータを使って予測できないか？ • 手がかり • 既にタンパク質相互作用がわかっているタンパク質 • ゲノム配列

  5. タンパク質相互作用の予測 タンパク質 アミノ酸配列 部分配列間の相互作用 特徴的な部分配列

  6. タンパク質ドメイン • 特徴的な部分配列として、InterPro データベースに登録してあるドメインを使用する。 ドメイン ドメイン

  7. タンパク質相互作用の予測 相互作用する組. 相互作用しない組. ?

  8. タンパク質相互作用の予測 相互作用する組. 相互作用しない組.

  9. 相互作用の確率モデル • モデル (Deng et al., 2002) ① ２つのタンパク質が相互作用する。 少なくとも１つのドメインのペアが 相互作用する。 ② ドメイン間の相互作用は互いに独 立とする。 D3 D1 P1 P2 D2 D2 D4

  10. 確率モデルからの変形 LPBN 線形計画問題 LPBN

  11. テストデータに対する正答率 • DIP データベース (Xenarios et al., 2002) • 学習に 2/3 、テストに 1/3 を使用。 • 計算機環境 • Xeon 2.8 GHz • 線形計画問題の求解に使ったプログラム: glpsol LPBN LPBN core: 4533のより信頼性の 　　　　 高いデータ full: 9159のデータ EM EM, Assoc

  12. タンパク質間相互作用の強度 • 同じタンパク質のペアについて、何度も同じ実験が繰り返される。 • 相互作用の強度ρij: タンパク質ペア (Pi,Pj) について、相互作用が観測された数の割合。 • Kij : タンパク質ペア (Pi,Pj) について、相互作用が観測された数。 • Mij : タンパク質ペア (Pi,Pj) に対する全実験回数。

  13. LPNM • タンパク質ペアが相互作用する確率 Pr(Pij=1) と強度ρijの差を線形計画法を使い最小化する。

  14. テストデータについての結果（数値データ） LPNM • YIP データベース (Ito et al., 2001, 2002) • IST (Interaction Sequence Tag) • タンパク質のペア数：1586 • 学習に 4/5 、テストに 1/5 を使用。 • 計算機環境 • Xeon 2.8 GHz • 線形計画問題の解法器: glpsol ASNM EM Association

  15. タンパク質間相互作用予測システム • ドメイン間相互作用の確率 Pr(Dmn=1) を上の各手法を使って推定。 • 推定したPr(Dmn=1) を用いて、上の確率モデルより、知りたいタンパク質間の相互作用の確率を推定する。

  16. タンパク質名 （swissprot データベース） タンパク質に含まれるドメイン名 （InterPro データベース） タンパク質のアミノ酸配列 （FASTA 形式）

  17. Flavocytochrome B2 (P00175) との相互作用確率の推定結果

  18. 大学院生募集（修士、博士） • 京都大学大学院 情報学研究科 知能情報学専攻 バイオ情報ネットワーク分野 • 入試 • ２００７年２月（修士、博士） • ２００７年８月（修士、博士） • 専攻のホームページ • http://www.ist.i.kyoto-u.ac.jp/ • 研究室ホームページ • http://www.bic.kyoto-u.ac.jp/takutsu/index_J.html • 研究室の見学を随時受付けています。 • E-mail : takutsu@kuicr.kyoto-u.ac.jp

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