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書籍詳細

ビッグデータ時代の   ゲノミクス情報処理

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北上始 広島市立大教授 博士(工学) 著

斎藤成也 国立遺伝学研究所教授 Ph.D. 著

太田聡史 理化学研究所 博士(理学) 著

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発行年月日:2014/10/30 , 判 型: B5,  ページ数:236頁

ISBN:978-4-339-02485-2,  定 価:3,996円 (本体3,700円+税)

ゲノム情報学は,生命現象を情報科学の立場で理解するためにコンピュータの利用が必要不可欠である。本書では,大規模ゲノムデータの解析を念頭に,国際的なデータバンクが整備する主要なデータベースの内容と解析方法を中心に解説。

【目次】

1. ゲノム情報のデータベース
1.1 ビッグデータとしてのゲノム情報
1.2 生命科学と情報科学
1.3 塩基配列データベース
1.4 モチーフデータベース
1. ゲノム情報のデータベース
1.1 ビッグデータとしてのゲノム情報
1.2 生命科学と情報科学
1.3 塩基配列データベース
1.4 モチーフデータベース
1.5 タンパク質立体構造データベース
1.6 構造分類データベース
1.6.1 SCOP
1.6.2 CATH
1.7 さまざまなデータベース
1.8 オントロジー
引用・参考文献

2. ゲノム配列の決定と解析
2.1 次世代シークエンサーとは
2.1.1 サンガー法
2.1.2 次世代シークエンス法
2.2 塩基配列決定における情報学的側面
2.2.1 ショットガン法
2.2.2 リシークエンシング
2.3 相同性検索と多重整列化
2.3.1 相同性とは
2.3.2 相同性検索の原理
2.3.3 BLAST
2.3.4 2個の配列を整列化する原理
2.3.5 多重整列化の原理
2.3.6 MISHIMA
2.3.7 長大なゲノム配列間の相同性解析
2.4 塩基置換数の推定
2.4.1 1変数法による推定
2.4.2 2変数法による推定
2.4.3 同義置換数と非同義置換数の推定
2.5 遺伝子予測に基づくゲノムアノテーション
2.6 SNPの同定と解析
引用・参考文献

3. モチーフの表現と抽出
3.1 類似性検索
3.1.1 非類似度に基づく検索と整列化
3.1.2 類似度に基づく検索と整列化
3.2 多重整列化
3.2.1 階層併合的クラスタリング
3.2.2 Feng-Doolittle累進法
3.2.3 プロファイル累進法
3.3 プロファイルと類似性検索
3.3.1 モチーフの表現法
3.3.2 正規表現の導出法
3.3.3 プロファイルを用いた類似性検索
3.4 プロファイルHMMの導出法
3.4.1 整列行列からプロファイルHMMの導出
3.4.2 Baum-Welchアルゴリズム
3.5 頻出な類似部分配列の抽出
3.5.1 列  挙  法
3.5.2 ギブスサンプリング法
3.5.3 探索問題の効率的解法
3.6 ネットワークモチーフの抽出
3.6.1 ネットワークモチーフ
3.6.2 開近傍と排他的近傍
3.6.3 連結部分グラフの列挙
3.6.4 グラフの同型性判定
3.6.5 ランダム化グラフ
引用・参考文献

4. 分子進化系統樹の推定
4.1 系統樹と系統ネットワークの数学的性質
4.1.1 系統樹の基礎的事項
4.1.2 樹形の表現方法
4.1.3 樹形と樹形のあいだの関係
4.1.4 系統樹で表現できない関係と系統ネットワーク
4.2 系統樹の生物学的性質
4.2.1 個体の系図と遺伝子の系図
4.2.2 遺伝子の系図と種の系統樹
4.2.3 遺伝子の系統樹:種分化と遺伝子重複の混合
4.2.4 さまざまな系統樹概念
4.3 距離行列からの分子系統樹の推定法
4.3.1 系統樹作成法の分類
4.3.2 進化速度一定を仮定したUPGMA
4.3.3 近隣結合法
4.3.4 その他の距離行列法
4.4 塩基配列やアミノ酸配列の多重整列化からの分子系統樹の推定法
4.4.1 最大節約法
4.4.2 最尤法
4.5 系統ネットワーク
4.5.1 塩基配列から系統ネットワークを作成する方法
4.5.2 距離行列データから系統ネットワークを推定する方法
引用・参考文献

5. 新しい運動機能解析
5.1 ミクロとマクロをつなぐもの
5.2 運動機能解析の歴史
5.3 生体力学
5.4 神経筋骨格モデル
5.5 逆運動学と逆動力学
5.6 バーンスタイン問題
5.7 順動力学とシミュレーション
5.8 体性感覚とホムンクルス
5.9 遺伝子型と表現型
5.10 ゲノムと進化生体力学
引用・参考文献

6. 高速ビッグデータマイニングへの展開
6.1 タンパク質立体構造
6.2 類似構造検索
6.2.1 平均二乗誤差
6.2.2 二重動的計画法
6.2.3 CMO問題
6.3 タンパク質の構造や機能の予測
6.3.1 アミノ酸配列からの構造予測
6.3.2 構造からの機能予測
6.3.3 機械学習と予測
6.4 分子動力学法
6.5 高速化技術
6.5.1 サフィックス木の構築と検索
6.5.2 座標配列に対するサフィックス木
6.5.3 バッファ管理システム
6.5.4 並列処理
6.6 Mathematicaの並列処理
引用・参考文献
索引

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