• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.18 no.5
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• pp.95-102
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• 2013

In metabolomics, metabolic pathway is represented by well-displayed graph. Metabolic pathways, especially, have a complex binding structure, which makes the graphical representation hard to visualize. There is a problem that edge crossings exponentially increase as the number of nodes grows. To apply automatic graph layout techniques to the genome-scale metabolic flow of metabolism domains, it is very important to reduce unnecessary edge crossing on a metabolic pathway layout. we proposed a metabolic pathway layout algorithm based on 2-layer layout. Our algorithm searches any meaningful component existing in a pathway, such as circular components, highly connected nodes, and the components are drawn in upper layer. Then the remaining subgraphs except meaningful components are drawn in lower layer by utilizing a new radial layout algorithm. It reduces ultimately reduced the number of edge crossings. This algorithm is the basis of flexible analysis for metabolic pathways.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2004.04b
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• pp.325-327
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• 2004

'생물정보학'이란 생물학적 데이터를 처리, 가공하여 정보를 얻어내는 연구 분야로 이 중 대사체학은 대사 경로 네트워크를 가시화하여 생명 활동을 이해하고자 하는 분야로, 대사 경로 내의 흐름을 한 눈에 알 수 있도록 가시화하여 보여 주는 도구가 반드시 필요하다 따라서 본 논문에서는 새로운 '대사 경로 드로잉 알고리즘'을 제안하였다. 대사 경로 그래프의 구조로는 이분 그래프를 이용하여 가독성을 높였으며. 이 그래프가 척도 없는(scale-free) 네트워크 구조라는 것과 구조적으로 환형, 계층적 선형 컴포넌트를 가진다는 것을 고려하여 사이즈가 큰 그래프도 적절하게 드로잉 하도록 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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• 2005.04a
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• pp.349-352
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• 2005

이 논문에서는 분산된 생물학의 대사 네트워크들이 있을 때, 이를 통합하지 않은 상태에서 경로검색을 하는 분산 알고리즘을 제안한다. 대사 네트워크는 여러 데이터베이스에 존재하며 서로 중복되는 데이터를 가지고 있다. 제안한 방법은 네트워크 사이의 중첩이 있는 부분을 하이퍼 노드로 하고, 네트워크 자체는 하이퍼 에지로 하는 추상 하이퍼 그래프를 만들어서, 이를 이용한 상위수준의 경로를 구축한다. 각 네트워크내의 중첩된 영역간의 경로를 미리 계산해 둔 다음, 상위수준의 경로에 기반하여 분산된 대사네트워크 간에 존재하는 경로를 검색한다. 추상 하이퍼 그래프는 데이터베이스를 하이퍼 노드로 하는 것에 대한 경로탐색을 한 다음, 그 경로에 따라 데이터베이스 내에 존재하는 대사경로를 탐색한다. 이때 존재하는 대사경로가 많기 때문에 각각의 대사경로를 하이퍼 노드로 하는 추상 하이퍼 그래프를 만들어 경로를 탐색하고 나서 그 하위 노드에 대해 경로탐색을 한다. 이는 분산된 네트워크를 통합할 저장 공간 및 탐색시간을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.34 no.5
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• pp.389-396
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• 2007

The comparison of metabolic pathway in different species is important in detecting a missing gene. There are many visualizations for metabolic pathway. However, Biologists need not only a simple path but also a visualization for comparison. K-Viz is a tool for visualization of metabolic pathway based on KEGG. To compare pathways in different species, K-Viz uses different color for path such as PathComp in KEGG and shows the table of path in pathway. K-Viz helps biologists to understand the comparison of metabolic pathways in different species.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.31 no.10
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• pp.1266-1275
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• 2004

Bioinformatics is concerned with the creation and development of advanced information and computational technologies for problems in biology. It is divided into genomics, proteomics and metabolimics. In metabolimics, an organism is represented by metabolic pathway, i.e., well-displayed graph, and so the graph drawing tool to draw pathway well is necessary to understand it comprehensively. In this paper, we design an improved drawing algorithm. It enhances the readability by making use of the bipartite graph. Also it is possible to draw large graph properly by considering the facts that metabolic pathway graph is scale-free network and is composed of circular components, hierarchic components and linear components.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.36 no.11
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• pp.875-890
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• 2009

Metabolimics interprets an organism as a network of functional units and an organism is represented by a metabolic pathway i.e., well-displayed graph. So a software tool for drawing pathway is necessary to understand it comprehensively. These tools have a problem that edge-crossings exponentially increase as the number of nodes grows. To apply automatic graph layout techniques to the genome-scale metabolic flow, it is very important to reduce unnecessary edge-crossing on a metabolic pathway layout. In this paper, we design and implement 2.5D metabolic pathway layout modules. Metabolic pathways are represented hierarchically by making use of the '2-layered layout algorithm' in 3D. It enhances the readability and reduces unnecessary edge-crossings by using 3D layout modules instead of 2D layout algorithms.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07b
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• pp.250-252
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• 2005

기존의 레이아웃 알고리즘은 경로의 가독성과 속도 등에 주안점을 두어 개발되었다. 따라서 이러한 시스템의 경우 노드수가 증가할수록 에지 크로싱이 기하급수적으로 증가하는 문제가 있는데, genome scale에서의 대사 경로를 연구하기 위해서는 대사 경로 그래프 레이아웃 상에 나타나는 에지 크로싱을 줄이는 것이 시각화의 매우 중요한 부분이다. 대사 경로는 효소에 의한 화합물 간의 변화를 보여주는 네트워크로서, 대부분 척도 없는 네트워크 구조를 갖는다는 것이 알려져 있다. 이러한 대사 경로의 구조적 특징을 고려하여 에지 크로싱을 최소화하는 대사 경로 레이아웃 방법을 제안하고, 그 결과 노드수의 증가에 따른 에지 크로싱의 급격한 증가현상이 $37\~40\%$의 감소된 결과를 나타냈으며, 노드수가 증가하더라도 에지 크로싱이 오히려 감소하는 경우도 관찰되었다.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.12 no.4
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• pp.138-147
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• 2007

Metabolic pathway is a series of chemical reactions occuning within a cell and can be used for drug development and understanding of life phenomenon. Many biologists are trying to extract metabolic pathway information from huge literatures for their metabolic-circuit regulation study. We propose a text-mining technique based on the keyword and pattern. Proposed technique utilizes a web robot to collect huge papers and stores them into a local database. We use gene ontology to increase compound recognition rate and NCBI Tokenizer library to recognize useful information without compound destruction. Furthermore, we obtain useful sentence patterns representing metabolic pathway from papers and KEGG database. We have extracted 66 patterns in 20,000 documents for Glycosphingolipid species from KEGG, a representative metabolic database. We verify our system for nineteen compounds in Glycosphingolipid species. The result shows that the recall is 95.1%, the precision 96.3%, and the processing time 15 seconds. Proposed text mining system is expected to be used for metabolic pathway reconstruction.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2006.06a
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• pp.58-60
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• 2006

대사 경로를 자동으로 레이아웃 해주는 시스템에 있어 노드 수가 일정수 이상으로 증가할수록 에지 크로싱이 기하급수적으로 증가하는 문제가 있다. 따라서 유전체 수준에서 대사 경로간의 관계(Cross-talk) 등을 살펴보기 위해서는 레이아웃 상에 나타나는 에지 크로싱을 줄이고 이를 압축하여 표시할 필요가 있다. 이는 개개의 대사경로에 대한 레이아웃 분만 아니라 대사 경로간의 관계 등 다양한 단계와 방식의 레이아웃이 가능한 시스템이 필요하기 때문이다. 본 논문에서는 레이아웃 상에 나타나는 에지 크로싱에 의한 가독성 저해를 피하기 위하여 대상 경로 상에 존재하는 연결성 높은 부그래프를 찾는 모듈을 개발하였다. 또한 각각의 부그래프를 슈퍼노드로 치환하는 방식을 적용함으로써 대사 경로를 이해하기 쉽도록 하였다. 또한 이러한 과정은 반복적, 혹은 역방향으로 실행할 수 있도록 하였다. 실험결과, 대사 경로 상에 존재하는 연결성 높은 부그래프들은 그래프밀도값 Q가 0.8로 나타나, 단백질 상호작용 네트워크에 비하여 희소한(sparse) 네트워크 구조를 보임을 알 수 있었다.

• Journal of Life Science
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• v.34 no.8
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• pp.588-593
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• 2024

An extensive analysis of 3,490 metabolic pathways in 471 archaebacterial species was conducted using the MetaCyc database. The number of metabolic pathways in these species varied significantly, ranging from 13 to 184 per species. Notably, no single metabolic pathway was found to be common in all archaebacteria. However, the "UTP and CTP de novo biosynthesis" and "tRNA charging" pathways were present in the 470 species. Among the top 12 most prevalent metabolic pathways in archaebacteria, five were associated with nucleic acids and five with proteins. The remaining pathways included the "synthetic pathway of S-adenosyl-L-methionine (SAM)," a critical cofactor in various bioreactions, and "phosphopantothenate biosynthesis III (archaea)," which is required for essential post-translational modifications. These findings underscore the importance of nucleic acids and protein metabolism in archaeal biology. When the average and standard deviation of the distance values obtained from the phylogenetic tree of metabolic pathways, each class of archaebacteria was divided into main two groups and the others, showing that the distribution of metabolic pathways was diverse. This study's insights hold potential applications in both foundational science and drug development.