초록 ▼

본 연구의 내용은 다음과 같다. (국제저널 3편, 국제학회 3편, 시작품 6건)
첫째, 멀티스케일 시스템동역학 분석 기술 개발 연구 (국제저널 2편, 국제학회 3편, 시작품 2건)
- 나노수준에서 생리수준까지 연계되는 멀티스케일 시스템 모델링 기술 개발
- 멀티스케일 생명정보를 활용하는 단백질 구조 모델링 알고리즘과 시작품 개발 (TERTPRED)
- 멀티스케일 기반 네트워크의 정량적, 정성적 특성을 분석할 수 있는 기술 개발
- 단백질 변형을 효율적으로 검색할 수 있는 알고리즘과 시작품을 개발 (PTMF

본 연구의 내용은 다음과 같다. (국제저널 3편, 국제학회 3편, 시작품 6건)
첫째, 멀티스케일 시스템동역학 분석 기술 개발 연구 (국제저널 2편, 국제학회 3편, 시작품 2건)
- 나노수준에서 생리수준까지 연계되는 멀티스케일 시스템 모델링 기술 개발
- 멀티스케일 생명정보를 활용하는 단백질 구조 모델링 알고리즘과 시작품 개발 (TERTPRED)
- 멀티스케일 기반 네트워크의 정량적, 정성적 특성을 분석할 수 있는 기술 개발
- 단백질 변형을 효율적으로 검색할 수 있는 알고리즘과 시작품을 개발 (PTMFinder)
둘째, 대용량 시스템 동역학 분석기술 개발 연구 (국제저널 1편, 시작품 1건)
- 인수공간의 매핑을 통한 시스템 레벨의 동역학 해석기술의 개발 (PSExplorer)
셋째, 가상세포 시스템의 동향 분석 및 활용방안 연구
- 가상세포 시스템의 활용의 현황 조사
- 실험 데이터의 실제적 응용 사례와 가상세포 시스템을 사용한 비교 분석
- 가상세포 시스템의 활용 방안 제시
마지막으로, 개발된 가상세포 응용시스템 관련 소프트웨어를 웹으로 제공하였다. (시작품 5건)
- PSExplorer ( 인수 공간 탐색기 )
- MONET ( 모듈화를 통한 네트워크 학습기 )
- RBSDesigner ( 리보솜 결합 위치 설계기 )
- SBN Simulator ( 스위칭 부울 네트워크 시뮬레이터 )
- MKEM ( 다수준 지식 창출 모델 )

Abstract ▼

Ⅳ. Result of the study
○ We developed five kinds of technologies for first detail study.
In the first study, we developed drug-biological-process-side effect network through combined analysis of functionome and phenome using drug responsive networks. Through this work, we constructed multi-lev

Ⅳ. Result of the study
○ We developed five kinds of technologies for first detail study.
In the first study, we developed drug-biological-process-side effect network through combined analysis of functionome and phenome using drug responsive networks. Through this work, we constructed multi-level network among pharmacome, functionome, phenome and discovered biological processes which are related to side effects. This researches are planned to announce at the DTMBIO 2010 conference in october.
Second, we proposed Predicting disease phenotypes based on the molecular networks with condition-responsive correlation. In this work we extracted network marker related to the specific disease by combining phenome, transcriptome, and proteome information.
Through this work, we found network marker in brain cancer,
leukemia, lung cancer prognosis, breast cancer metastasis and classified these diseases better than conventional gene based markers. This research is accepted and will be published to Int'l Jour. of Data Mining and Bioinformatics.
Third, we developed a new method and software for protein structure modeling by utilizing multi-scale information. In the benchmark using SCOP database, using correlated mutation information improves the conventional profile-profile method by 6.6%.
Especially, using them together with secondary structure information, shows the significant improvement by 8.8%. The developed modeling system is accessible via web service.
Fourth, we proposed a topological pattern comparison algorithm of multi-type interaction networks for undiscovered public knowledge inference. This study develops TPCA (Topological Pattern Comparison Algorithm) which can treat interactions of biological data, such as gene, or protein, and physiological data, such as disease, or treatment, based on topological patterns. Through the study, it could infer new noble information from multi-level omics information from molecular level, such as gene, or protein, to phenomic level, such as disease, or treatment. Moreover, automation of UPK study has been solved, and scoring function to rank the inferred information has been developed.
Fifth, We have presented an algorithm of unlimited PTM identification of mass spectrometric data. The algorithm was verified using simulated test data, and HUPO BPP(Brain Proteome Project) data from PRIDE database, and it was presented at ICBBT. Also we have developed a web-based application (http://piech.kaist.ac.kr/dynamod) that identifies significant functional modules, and was published in international SCI journal. If we use the un-restricted PTM identification algorithm on such database as PRIDE or Peptide Atlas, and excavate the unidentified PTMs and make it into a database, it will help clarify the function of PTM, as well as identification of novel function of protein. Also using the functional module system, we can identify the most differen tially expressed gene in microarray, and it can be used to identify the biological function of the gene, and we can analyze the functional modules by combining transcription factor-target gene group, miRNA-targ et gene group, and protein complex information.
○ We developed two kinds of technologies for second detail study.
First, we developed a system level dynamics interpretation technology through mapping parameter spaces to interpret complex parameter spaces of complex system. In this work, we suggest one of solution of parameter prediction in high-volume system dynamics by partitioning and clustering of parameter spaces. Through this work, we developed the software PSExplorer. we applied the technology some case study of simulation using signal transduction networks and showed that our method is valid. This research was published to Bioinforamtics journal. Second, we proposed the way to integrate multi-precision technologies in virtual cell application system. The suggested integration model has been applied to our protein structure modeling system, and the analysis tools with various sensitivities are successfully organized.
○ We analyzed virtual cell system and suggested applicable area of virtual cell system for second detail study. In this work, we compared and analyzed representative virtual cell systems both domestic and international area and suggested applicable area of virtual cell system.
○ Finally, we constructed virtual cell software repository homepage and now we are servicing five softwares (MONET, MKEM, PSExplorer, RBSDesigner, SBN Simulator)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• Summary ... 11
• Contents ... 19
• 목차 ... 20
• 표차례 ... 21
• 그림차례 ... 22
• 1장 연구개발과제의 개요 ... 26
• 1절 멀티스케일 시스템동역학 분석기술 개발 ... 27
• 2절 대용량 시스템동역학 분석기술 개발 ... 33
• 2장 국내외 기술개발 현황 ... 37
• 1절 멀티스케일 시스템동역학 분석기술 ... 39
• 2절 대용량 시스템동역학 분석기술 ... 50
• 3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 51
• 1절 멀티스케일 시스템동역학 분석기술 ... 51
• 2절 대용량 시스템동역학 분석기술 ... 78
• 3절 가상세포 시스템의 동향분석 및 활용방안 ... 90
• 4절 가상세포 응용 시스템 개발 및 사용을 위한 가상세포 소프트웨어 저장소 홈페이지 구축 ... 149
• 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 174
• 1절 목표 대비 실적 ... 174
• 2절 논문게재 성과정보 (2010년) ... 176
• 3절 프로그램 성과정보 (2010년) ... 177
• 4절 세부과제별 목표달성도 및 기여도 ... 178
• 5장 연구개발결과의 활용계획 ... 181
• 1절 멀티스케일 시스템동역학 분석기술 개발 ... 181
• 2절 대용량 시스템동역학 분석기술 개발 ... 183
• 3절 가상세포 시스템의 동향분석 및 활용방안 ... 183
• 4절 가상세포 소프트웨어 저장소 홈페이지 개발 ... 184
• 6장 참고문헌 ... 185
• 끝페이지 ... 202