科目名 : 生命情報学

科目コード 91190
配当学年 3年
開講期 後期
曜時限 火曜・5時限
講義室 工学部2号館101
単位数 2
履修者制限
講義形態 講義
言語
担当教員 阿久津・矢田

講義概要

この講義では生命情報解析および生命システム理解のための情報技術および数理モデルについて説明する.特に,DNA配列データ,タンパク質立体構造,生体内ネットワーク,神経回路網,進化の解析などを中心に様々な情報技術や数理モデルがどのように適用されるのかについて説明する.

評価方法

出席30%程度,レポート70%程度とする.なお,レポートは複数回,出題する.

最終目標

生命情報学(バイオインフォマティクス)に関する基礎知識を身につけるとともに,情報学がどのように生物学に応用されるかについて理解することを目的とする.

講義計画

項目 回数 内容説明
生命情報学概観(阿久津) 1 分子生物学の基礎事項を説明するとともに,生命情報学について概観し,主要研究トピックについて説明する.
配列解析基礎(阿久津) 1 DNA配列やアミノ酸配列の類似性を調べるための配列アラインメント問題,および,それを解く動的計画法アルゴリズムについて説明する.
進化系統樹推定法(阿久津) 2 生物の進化の過程を表現するグラフ構造(進化系統樹)を配列データから推定するための最適化手法や統計的手法について説明する.
タンパク質構造解析(阿久津) 1 タンパク質の立体構造の類似性を判別する手法,および,アミノ酸配列データからタンパク質立体構造を推定するための最適化手法について説明する.
スケールフリーネットワーク(阿久津) 1 多くの生体内ネットワークが持つグラフ論的特徴(スケールフリー性など), および, その生成モデルについて説明する.
代謝ネットワーク解析(阿久津) 1 代謝ネットワーク解析において重要なミカエリスメンテン式や,代謝流束解析などについて説明する.
遺伝的アルゴリズム(矢田) 2 生物が本質的に持つ遺伝と適応の仕組みに基づた最適化手法のひとつ,遺伝的アルゴリズムを説明する.
分子進化の中立説(矢田) 2 DNA(やアミノ酸)配列が進化する仕組み(分子進化の中立説)を説明するとともに,何如に広範な配列解析がそれに基づいているかを見る.
隠れマルコフモデル(矢田) 2 時系列データの変動を記述するモデルのひとつ,隠れマルコフモデルを説明するとともに,DNA(やアミノ酸)配列の解析での成功を見る.
神経回路網の数理解析(阿久津・矢田) 2 神経細胞の生理学的説明とその数理モデル,応答特性について述べ,さらに,神経回路網の符号化理論を概観する。また、最後に全体のまとめを行い、学習到達度の確認を行う.

教科書

特に定めない.

参考書

講義中に適宜,紹介する.最初の7回は以下が参考となる.
阿久津達也 著:バイオインフォマティクスの数理とアルゴリズム,共立出版 (2007)

予備知識

プログラムを作った経験があることが望ましいが必須ではない.生物学に関して必要な知識は講義中で説 明する.

授業URL

その他

当該年度の授業回数などに応じて一部省略,追加,順番の変更がありうる.本講義は全学教育科目Bとしても開講される.