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AUTOMATED ESTIMATION METHOD OF INTRACELLULAR INTERMOLECULAR NETWORK BASED ON COMPREHENSIVE MULTI-LAYERED DATA

Foreign code F140008047
File No. S2013-0197-C0
Posted date Dec 4, 2014
Country WIPO
International application number 2013JP080103
International publication number WO 2014080767
Date of international filing Nov 7, 2013
Date of international publication May 30, 2014
Priority data
  • P2012-256440 (Nov 22, 2012) JP
Title AUTOMATED ESTIMATION METHOD OF INTRACELLULAR INTERMOLECULAR NETWORK BASED ON COMPREHENSIVE MULTI-LAYERED DATA
Abstract [Problem] To provide a technique for identifying, in a data driven manner, regulatory pathways over multiple layers on the basis of comprehensive data of metabolomes, phosphoproteomes and transcriptomes. [Solution] The intermolecular network estimation according to the present invention comprises: inputting metabolomic data as first input data; identifying a metabolite that shows a significant concentration change in the metabolomic data; assuming that a change in enzymatic activity causing the concentration change is induced by modification such as phosphorylation; and thus tracing back a causal relationship. Then, the estimation results of a metabolism controlling network, which mediates signaling from a stimulus, via a responsible modified enzyme and a boundary enzyme, to the metabolite, are output.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
コンピュータによる分子間ネットワークの自動推定方法であって、
細胞又はその集合体(以下、総称して細胞と呼ぶ)に対する任意の刺激に対して、初期状態及び時系列の代謝データであるメタボロームデータをコンピュータに入力するメタボロームデータ入力ステップ、
着目代謝物質同定手段が、該メタボロームデータ中から濃度変化が有意な代謝物質を同定する着目代謝物質同定ステップ、
境界酵素抽出手段が、予め備えた代謝経路データベースを参照し、該着目代謝物質を基質又は産物のいずれかとする酵素を検索することにより、上記濃度変化に関与する酵素である境界酵素を抽出する境界酵素抽出ステップ、
該境界酵素について、酵素活性を変動させる可能性のある所定の修飾の強度の測定結果をコンピュータに入力する修飾強度値入力ステップ、
修飾強度変動境界酵素同定手段が、該境界酵素に係る修飾強度値変動の測定結果を解析し、修飾強度値が変動した修飾強度変動境界酵素を同定する修飾強度変動境界酵素同定ステップ、
責任修飾酵素同定手段が、該修飾強度変動境界酵素について、当該境界酵素の修飾強度値変動に寄与した責任修飾酵素を同定する責任修飾酵素同定ステップ、
ネットワーク推定結果出力手段が、刺激から責任修飾酵素、境界酵素、代謝物質に至るまでのシグナル伝達を介する代謝制御ネットワークの推定結果を出力するネットワーク推定結果出力ステップ
を有することを特徴とする分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項2]
前記責任修飾酵素同定ステップにおいて、前記責任修飾酵素同定手段が、
前記修飾強度変動境界酵素について、当該境界酵素が任意の修飾酵素によって修飾される確率を導出し、その確率に応じて特定される修飾酵素を、境界酵素を修飾するのに寄与した責任修飾酵素と同定する
請求項1に記載の分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項3]
前記責任修飾酵素同定ステップにおいて、
任意の修飾酵素毎に、アミノ酸配列を入力すると、その配列が特定の修飾酵素に修飾される確率を出力する確率モデルを用い、
前記境界酵素の修飾部位近辺のアミノ酸配列を、該確率モデルに入力することにより、各修飾酵素について、該アミノ酸配列の責任修飾酵素である確率を得る
請求項2に記載の分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項4]
前記着目代謝物質同定ステップにおいて、前記着目代謝物質同定手段が、
前記メタボロームデータ中からコントロール時系列のデータにおける標準偏差内のグラフの範囲と、該コントロール時系列と異なる刺激条件下で測定した時系列グラフの範囲とを比較し、後者のグラフ範囲が大となる所定の条件を満たす時に、前記濃度変化が有意な代謝物質と同定する
請求項1ないし3のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項5]
前記分子間ネットワークの自動推定方法のネットワーク推定結果出力ステップにおいて、
前記ネットワーク推定結果出力手段が、予め備える酵素データベースを参照し、前記代謝物質から前記境界酵素へのフィードバック制御経路を同定する
請求項1ないし4のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項6]
前記所定の修飾がリン酸化による修飾であって、前記修飾強度値変動の測定結果がリン酸化プロテオームの解析によって得られる
請求項1ないし5のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定方法。
[請求項7]
コンピュータを用いた分子間ネットワークの自動推定装置であって、
細胞又はその集合体(以下、総称して細胞と呼ぶ)に対する任意の刺激に対して、初期状態及び時系列の代謝データであるメタボロームデータの入力を受理するメタボロームデータ受理手段と、
該メタボロームデータ中から濃度変化が有意な代謝物質を同定する着目代謝物質同定手段と、
予め備えた代謝経路データベースを参照し、該着目代謝物質を基質又は産物のいずれかとする酵素を検索することにより、上記濃度変化に関与する酵素である境界酵素を抽出する境界酵素抽出手段と、
該境界酵素について、酵素活性を変動させる可能性のある所定の修飾の強度の測定結果の入力を受理する修飾強度値受理手段と、
該境界酵素に係る修飾強度値変動の測定結果を解析し、修飾強度値が変動した修飾強度変動境界酵素を同定する修飾強度変動境界酵素同定手段と、
該修飾強度変動境界酵素について、当該境界酵素の修飾強度値変動に寄与した責任修飾酵素を同定する責任修飾酵素同定手段と、
刺激から責任修飾酵素、境界酵素、代謝物質に至るまでのシグナル伝達を介する代謝制御ネットワークの推定結果を出力するネットワーク推定結果出力手段と
を備えたことを特徴とする分子間ネットワークの自動推定装置。
[請求項8]
前記責任修飾酵素同定手段が、
前記修飾強度変動境界酵素について、当該境界酵素が任意の修飾酵素によって修飾される確率を導出し、その確率に応じて特定される修飾酵素を、境界酵素を修飾するのに寄与した責任修飾酵素と同定する
請求項7に記載の分子間ネットワークの自動推定装置。
[請求項9]
前記責任修飾酵素同定手段が、
任意の修飾酵素毎に、アミノ酸配列を入力すると、その配列が特定の修飾酵素に修飾される確率を出力する確率モデルを用い、
前記境界酵素の修飾部位近辺のアミノ酸配列を、該確率モデルに入力することにより、各修飾酵素について、該アミノ酸配列の責任修飾酵素である確率を得る
請求項8に記載の分子間ネットワークの自動推定装置。
[請求項10]
前記着目代謝物質同定手段が、
前記メタボロームデータ中からコントロール時系列のデータにおける標準偏差内のグラフの範囲と、該コントロール時系列と異なる刺激条件下で測定した時系列グラフの範囲とを比較し、後者のグラフ範囲が大となる所定の条件を満たす時に、前記濃度変化が有意な代謝物質と同定する
請求項7ないし9のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定装置。
[請求項11]
前記ネットワーク推定結果出力手段が、予め備える酵素データベースを参照し、前記代謝物質から前記境界酵素へのフィードバック制御経路を同定する
請求項7ないし10のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定装置。
[請求項12]
前記所定の修飾がリン酸化による修飾であって、前記修飾強度値変動の測定結果がリン酸化プロテオームの解析によって得られる
請求項7ないし11のいずれかに記載の分子間ネットワークの自動推定装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • UNIVERSITY OF TOKYO
  • Inventor
  • YUGI KATSUYUKI
  • KUBOTA HIROYUKI
  • KURODA SHINYA
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN TD TG

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