インフルエンザウイルスのRNA分節間に形成される塩基対の検索

• Project/Area Number: 21650067
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bioinformatics/Life informatics
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 伊藤 公人 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 准教授 (60396314)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 礼人 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 教授 (10292062)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: パターン発見 / アルゴリズム / 生体生命情報学 / ウイルス / 感染症

Research Abstract

本研究では、公共データベースに蓄積された大量のウイルスゲノムを計算機を用いて解析することにより、RNA分節の選択的集合を説明し得る塩基対の構造を網羅的に探索することを目的とする。平成22年度は、下記項目に関して研究を行った。
1.RNA分節において、塩基が極度に保存されている位置を明らかにする
従来研究の成績からパッケージングシグナルは、各RNA分節のから5'末端および3'末端付近の領域に存在することが示唆されている。パンデミック2009インフルエンザウイルス(H1N1)の2285株分の塩基配列をNCBIから取得し、平均情報量を指標に各RNA分節において塩基が極度に保存されている領域を検索した。その結果、ほとんど全てのRNA分節において、3'末端付近の領域に塩基置換が見られた。
2.二つのRNA分節で同時に変異する傾向にある塩基対があるか否かを確認する
二つのRNA分節で同時に変異する傾向にある塩基対を高速に検索するために、同時エントロピーの比を用いる手法を開発した。同法を用いて、パンデミック2009インフルエンザウイルス(H1N1)のRNA分節間で同時に変異している塩基を探索した。その結果、PB2の95番目とNPの1530番目、PB2の573番目とNPの44番目、PB1の288番目とHAの1715番目、PAの64番目とNPの417番目、PAの64番目とNPの1419番目、NPの327番目とNAの347番目において、ワトソンクリック型塩基対を保持したまま同時に変異していることが判明した。
3.RNA分節間の塩基対の連続性あるいは周期性が統計的に有意か否かを判定する
PB2の95番目とNPの1530番目、PB1の288番目とHAの1715番目、NPの327番目とNAの347番目においては、連続した前後の塩基配列のアライメントを計算したところ、ワトソンクリック型塩基対が統計的に有意に多く見られること(p<0.03)を確認した。

Research Products

• [Journal Article] Genetic characterization and susceptibility on poultry and mammal of H7N6 subtype avian influenza virus isolated in Japan in 2009 (2011)
  • Author(s): Uchida Y, Kanehira K, Mase M, Takemae N, Watanabe C, Usui T, Fujimoto Y, Ito T, Igarashi M, Ito K, Takada A, Sakoda Y, Okamatsu M, Yamamoto Y, Nakamura K, Kida H, Hiromoto Y, Tsuda T, Saito T.
  • Journal Title: Veterinary Microbiology Volume: 147(1-2) Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent Experiences in Parameter-Free Data Mining,(invited paper) (2010)
  • Author(s): Ito K, Zeugmann T, Zhu Y
  • Journal Title: Lect.Notes Electr.Eng. Volume: 62 Pages: 365-371
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clustering the Normalized Compression Distance for Influenza Virus Data (2010)
  • Author(s): Ito K, Zeugmann T, Zhu Y
  • Journal Title: Lect.Notes Comput.Sc. Volume: 6060 Pages: 130-146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predicting the antigenic Structure of the Pandemic(H1N1)2009 Influenza Virus Hemagglutinin (2010)
  • Author(s): Igarashi M, Ito K, Yoshida R, Tomabechi D, Kida H, Takada A
  • Journal Title: PLoS ONE 5
  • NAID: 120001804925
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovering networks for global propagation of influenza a(H3N2)viruses by clustering (2009)
  • Author(s): Sata K, Hirata K, Ito K, Kuboyama T
  • Journal Title: Lect.Notes Comput.Sc. 5712 Pages: 490-497
  • NAID: 40016819277
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of H3N6 avian influenza virus isolated from a wild white pelican in Zambia (2009)
  • Author(s): Simulundu E, Mweene AS, Tomabechi D, Hang'ombe BM, Ishii A, Suzuki Y, Nakamura I, Sawa H, Sugimoto C, Ito K, Kida H, Saiwana L, Takada A
  • Journal Title: Arch Virol. 154 Pages: 1517-1522
  • NAID: 120002383247
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Discovering Global Propagation for Influenza A Viruses Based on Robinson-Foulds Distance between Phylogenetic Trees (2011)
  • Author(s): Kazuya Sata, Kouichi Hirata, Kimihito Ito, Tetsuji Kuboyama
  • Organizer: Annual International Conference on Biolnformatics and Computational Biology
  • Place of Presentation: Hotel Fort Canning, Singapore
  • Year and Date: 2011-02-28
• [Presentation] Predicting Mutations of Influenza Virus HA Genes Using Dimentionality Reduction of Hamming Distance Space (2011)
  • Author(s): Tetsuji Kuboyama, Kimihito Ito, Kouichi Hirata, Hiroshi Sakamoto
  • Organizer: Annual International Conference on BioInformatics and Computational Biology
  • Place of Presentation: Hotel Fort Canning, Singapore
  • Year and Date: 2011-02-28
• [Presentation] 系統樹からの地理的遷移確率行列推定のためのEMアルゴリズム (2010)
  • Author(s): 柳橋史成, 伊藤公人, 有村博紀
  • Organizer: 人工知能学会 第80回 人工知能基本問題研究会
  • Place of Presentation: CICキャンパス・イノベーションセンター(東京)
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] H3N2インフルエンザウイルスHAに付加された糖鎖は周辺エピトープを覆い隠していたか?～糖鎖付加部位周辺アミノ酸残基の多様性変化の解析～ (2010)
  • Author(s): 五十嵐学, 高田礼人, 喜田宏, 伊藤公人
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 徳島県郷土文化会館(徳島)
  • Year and Date: 2010-11-08
• [Presentation] インフルエンザウイルスの抗原変異予測とバイオインフォマティクス (2010)
  • Author(s): 伊藤公人
  • Organizer: 第58回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 徳島県郷土文化会館(徳島)
  • Year and Date: 2010-11-07
• [Presentation] インフルエンザウイルスのRNA分節間に起こる共変異の探索 (2010)
  • Author(s): 伊藤公人, 村上悌治, 飯田さや華
  • Organizer: 人工知能学会 第79回 人工知能基本問題研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学遠友学舎(札幌)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] Inference of geographic transmission probability of influenza viruses from a large phylogenetic tree (2009)
  • Author(s): Yanagihashi F, Ito K, Arimura H
  • Organizer: The 20th International Conference on Genome Informatics GIW2009
  • Place of Presentation: PACIFICO YOKOHAMA, Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2009-12-15
• [Presentation] インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのMDS解析と変異予測への応用 (2009)
  • Author(s): 伊藤公人, 五十嵐学, 村上悌治, 喜田宏, 高田礼人
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 都市センターホテル(東京)
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] ホモロジーモデリング法による新型H1N1インフルエンザウイルスのヘマグルチニンの抗原構造の解析 (2009)
  • Author(s): 五十嵐学, 伊藤公人, 吉田玲子, 喜田宏, 高田礼人
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 都市センターホテル(東京)
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] 愛知県でウズラから分離されたH7N6亜型鳥インフルエンザウイルスの遺伝子解析 (2009)
  • Author(s): 内田裕子, 真瀬昌司, 竹前喜洋, 廣本靖明, 五十嵐学, 伊藤公人, 高田礼人, 西藤岳彦, 津田知幸, 山口成夫
  • Organizer: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 都市センターホテル(東京)
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] Clustering the normalized compression distance for virus data (2009)
  • Author(s): Ito K, Zeugmann T, Zhu Y
  • Organizer: The Sixth Workshop on Learning with Logics and Logics for Learning(LLLL 2009)
  • Place of Presentation: Kyodai Kaikan, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2009-06-06