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1分子DNAシーケンサによるアレル特異的DNAメチル化決定アルゴリズムの研究

Research Project

Project/Area Number 15J03645
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Genome biology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鈴木 裕太  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsアレル特異的DNAメチル化 / 長鎖DNA解読 / 生体生命情報学 / ゲノム / アルゴリズム
Outline of Annual Research Achievements

HG002 と AK1 の2つの公開ヒトゲノムロングリードデータをもとに、アレル特異的メチル化の網羅的解析手法を検証・整備した。HG002ゲノムの解析では、昨年までにアレル特異的メチル化のゲノムインプリンティングとの関係及び特定のクロマチン修飾状態との関係を明らかにしたが、本年度は遺伝子発現データが利用可能なAK1ゲノムのデータ解析から、本手法でアレル特異的メチル化の観測された領域で、対応するアレル特異的な発現状態が観測されることを確認できた。特に興味深い例として、GNAS 領域にコードされた5つの転写物については転写物に応じて父方または母方またはその双方の染色体から転写・発現する複雑なアレル特異的発現状態が知られていたが、それと完全に整合的なアレル特異的メチル化状態を本手法により観測することができた。以上により、本手法で観測できるアレル特異的メチル化状態がDNAの機能的状態を知るために有意義なデータを提供できると結論した。
本研究の観測手法は、15%程度の読取りエラーをもつロングリードを各々の相同染色体由来の集合へ分類することに基づいている。この分類が十分な精度で実行できる根拠を理論的に示すため、ロングリードに現れるエラーの種類(挿入・欠失・置換)を考慮した統計モデルにより、分類エラーの生じる確率を算出した。その結果、ロングリード中に現れる有用な変異の数の増加に応じて、分類エラーの確率が指数的に減少することを示した。
これらの成果は、発現データの解析に協力を頂いた米アイオワ大学のKin Fai Au博士らと共著で論文にまとめ、現在投稿中である。また、本手法を応用して行ったメダカセントロメア領域のDNAメチル化状態の解析と、そのゲノム進化における意義についての仮説の議論を含んだ論文は、本年度Nature Communications に受理され、発表された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Iowa(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Washington(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Pacific Biosciences(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Centromere evolution and CpG methylation during vertebrate speciation2017

    • Author(s)
      Kazuki Ichikawa, Shingo Tomioka, Yuta Suzuki, Ryohei Nakamura, Koichiro Doi, Jun Yoshimura, Masahiko Kumagai, Yusuke Inoue, Yui Uchida, Naoki Irie, Hiroyuki Takeda* & Shinich Morishita*
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 1833 Issue: 1 Pages: 1722-1730

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01982-7

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] AgIn: measuring the landscape of CpG methylation of individual repetitive elements2016

    • Author(s)
      Yuta Suzuki, Jonas Korlach, Stephen W. Turner, Tatsuya Tsukahara, Junko Taniguchi, Wei Qu, Kazuki Ichikawa, Jun Yoshimura, Hideaki Yurino, Yuji Takahashi, Jun Mitsui, Hiroyuki Ishiura, Shoji Tsuji, Hiroyuki Takeda, Shinichi Morishita
    • Journal Title

      Bioinformatics

      Volume: 32(19) Issue: 19 Pages: 2911-2919

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btw360

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Personal diploid methylomes and transcriptomes via phased heterozygous variants and single molecule real-time sequencing2018

    • Author(s)
      Yuta Suzuki, Yunhao Wang, Kin Fai Au, Shinichi Morishita
    • Organizer
      Advances in Genome Biology and Technology 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A statistical method enables to estimate personal diploid methylome and transcriptome with long reads2018

    • Author(s)
      Yuta Suzuki, Yunhao Wang, Kin Fai Au, Shinichi Morishita
    • Organizer
      Biology of Genomes 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Personal diploid methylomes via analysis of phased heterozygous variants and single-molecule real-time sequencing2017

    • Author(s)
      Yuta Suzuki et al.
    • Organizer
      Advances in Genome Biology and Technology
    • Place of Presentation
      Florida, USA
    • Year and Date
      2017-02-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A human diploid methylome using SMRT read kinetics data2016

    • Author(s)
      Yuta Suzuki et al.
    • Organizer
      Biology of Genomes
    • Place of Presentation
      New York, USA
    • Year and Date
      2016-05-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Human Diploid Methylome using SMRT Read Kinetics Data2016

    • Author(s)
      Yuta Suzuki, Shinichi Morishita
    • Organizer
      Advances in Genome Biology and Technology 2016
    • Place of Presentation
      Marco Island, FL, United States
    • Year and Date
      2016-02-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterizing DNA methylation of living LINE/L1 transposons in human genomes using long SMRT reads2015

    • Author(s)
      Yuta Suzuki, Shinichi Morishita
    • Organizer
      Biology of Genomes 2015
    • Place of Presentation
      CSHL, NY, United States
    • Year and Date
      2015-05-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] GitHub - AgIn

    • URL

      https://github.com/hacone/AgIn

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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