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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2026-10-26 13:10 Theoretically and Practically Faster Algorithms for Protein Structure Alignment ○Masahito Tsukahara・Tetsuo Shibuya（Tokyo Univ.）  COMP2026-12 |
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| 抄録 | （和） | Identifying shared substructures in 3D protein models is essential for structural bioinformatics. This task can be modeled as a sequential Largest Common Point-set (LCP) problem under the bottleneck distance. We propose a new $O(n^{13} log n)$-time exact algorithm for this problem, which improves upon the previous best-known complexity of $O(n^{14})$, where $n$ is the maximum size of the two input structures. Since these theoretical bounds are practically too large, an $O(n^{7} log n)$-time approximation algorithm with solution-size guarantees has been proposed; however, it remains too time-consuming for practical applications. Thus, we also propose a new filtering technique to enhance the approximation algorithm without increasing the theoretical time complexity or losing the solution-size guarantees. Experiments with PDB data show that our technique achieves over a 24-fold speedup at $n=130$. While the previous algorithm required 3.80 hours on average for $n=130$ in our experiments, making it difficult to test larger structures, our algorithm can process $n=200$ in only 2.33 hours on average. Our implementation is available at url{https://github.com/masat03110/ProteinStructureAlignmentPlus}. |
| （英） | Identifying shared substructures in 3D protein models is essential for structural bioinformatics. This task can be modeled as a sequential Largest Common Point-set (LCP) problem under the bottleneck distance. We propose a new $O(n^{13} log n)$-time exact algorithm for this problem, which improves upon the previous best-known complexity of $O(n^{14})$, where $n$ is the maximum size of the two input structures. Since these theoretical bounds are practically too large, an $O(n^{7} log n)$-time approximation algorithm with solution-size guarantees has been proposed; however, it remains too time-consuming for practical applications. Thus, we also propose a new filtering technique to enhance the approximation algorithm without increasing the theoretical time complexity or losing the solution-size guarantees. Experiments with PDB data show that our technique achieves over a 24-fold speedup at $n=130$. While the previous algorithm required 3.80 hours on average for $n=130$ in our experiments, making it difficult to test larger structures, our algorithm can process $n=200$ in only 2.33 hours on average. Our implementation is available at url{https://github.com/masat03110/ProteinStructureAlignmentPlus}. |
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| キーワード | （和） | 構造バイオインフォマティクス / ペアワイズアラインメント / 厳密アルゴリズム / 近似アルゴリズム / 計算幾何学 / / / |
| （英） | structural bioinformatics / pairwise alignment / exact algorithm / approximation algorithm / computational geometry / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 126, no. 210, COMP2026-12, pp. 17-24, 2026年10月. | |
| 資料番号 | COMP2026-12 | |
| 発行日 | 2026-10-19 (COMP) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | COMP2026-12 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | COMP |
| 開催期間 | 2026-10-26 - 2026-10-26 |
| 開催地（和） | 東北大学 川内キャンパス マルチメディア教育研究棟 M601大ホール |
| 開催地（英） | 東北大学 川内キャンパス マルチメディア教育研究棟 M601大ホール |
| テーマ（和） | 理論計算機科学，一般 |
| テーマ（英） | Theoretical Computer Science, etc |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | COMP |
| 会議コード | 2026-10-COMP |
| 本文の言語 | 英語 |
| タイトル（和） | |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Theoretically and Practically Faster Algorithms for Protein Structure Alignment |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 構造バイオインフォマティクス / structural bioinformatics |
| キーワード(2)（和/英） | ペアワイズアラインメント / pairwise alignment |
| キーワード(3)（和/英） | 厳密アルゴリズム / exact algorithm |
| キーワード(4)（和/英） | 近似アルゴリズム / approximation algorithm |
| キーワード(5)（和/英） | 計算幾何学 / computational geometry |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 塚原 雅仁 / Masahito Tsukahara / ツカハラ マサヒト |
| 第1著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) The University of Tokyo (略称： Tokyo Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 渋谷 哲郎 / Tetsuo Shibuya / シブヤ テツオ |
| 第2著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) The University of Tokyo (略称： Tokyo Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2026-10-26 13:10:00 |
| 発表時間 | 30分 |
| 申込先研究会 | COMP |
| 資料番号 | COMP2026-12 |
| 巻番号（vol） | vol.126 |
| 号番号（no） | no.210 |
| ページ範囲 | pp.17-24 |
| ページ数 | 8 |
| 発行日 | 2026-10-19 (COMP) |
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