Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究は、大規模なオミックス情報と生物学的知識情報を統合解析するシステムズ・バイオロジーのアプローチから、種の維持や新たな異種ゲノム合一の機構に関わる遺伝子群を網羅的に探索し、植物新種誕生の原理を解明することを大きな目的とする。そこで、植物生殖に関わる遺伝子群をカタログ化するために、公開データベース上のオミックス・ビッグデータに対する大規模情報解析を展開し、得られた情報をデータベースに統合する。
ゲノム配列やmRNA配列などの大規模オミックス情報が公開データベースに蓄積する一方で、これらのビッグデータの活用は進展していない。この要因として以下が挙げられる。(1)データベースに格納されているRNA-Seqなどの登録データは実験条件の記述様式と用語にレコード間で統一性がないため、mRNAサンプル間の由来(系統、器官、ステージ、処理など)の同一性・差異を容易に把握できない。その結果、大規模RNA-Seqデータを入手しても、実験条件間での比較解析が困難である。(2)遺伝子発現プロファイルの類似性に基づく従来の遺伝子分類法は主にピアソン相関係数に基づくため、算出に膨大なコスト(計算機資源)を要し、スパコンでも大規模情報を解析できない。(3)バイオインフォマティクスによる遺伝子探索では数百個以上の候補遺伝子が得られる場面が多く、機能アノテーション情報を併用した遺伝子選抜が必要となる。しかし、アノテーション情報の大半が機械的な予測結果に基づくため、信頼度が低い。本課題では、シロイヌナズナ、イネ、トマトなどの主要植物種の遺伝子発現ネットワーク(GEN)を構築し、種間比較も可能な知識情報統合解析システムを開発することで、種や器官・ステージに特異的な発現遺伝子やその発現制御機構の解明を容易とした。そのために、取得した大規模RNA-Seqデータの実験条件をオントロジーに基づくマニュアル・キュレーションによって記述しなおし、網羅的な遺伝子発現解析を達成した。開発したAIテキスト・マイニング基盤を活用し、学術論文情報から遺伝子機能に関する知識情報を高精度抽出し、知識情報統合解析システムに格納した。さらに、種横断的な遺伝子ファミリーを定義し、知識情報統合解析システムにおけるGENや発現制御機構などの種間比較解析を効率化した。これらは、植物知識情報統合サイトPODCから公開・提供している。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 13 results, Open Access: 9 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 2 results) Book (2 results) Remarks (3 results)
Plants
Volume: 10 Issue: 2 Pages: 255-255
10.3390/plants10020255
Gene
Volume: 762 Pages: 145015-145015
10.1016/j.gene.2020.145015
Communications Biology
Volume: 3 Issue: 1 Pages: 648-648
10.1038/s42003-020-01366-6
120007089853
Frontiers in Plant Science
Volume: 11 Pages: 576140-576140
10.3389/fpls.2020.576140
Plant Cell Physiol.
Volume: 61 Issue: 7 Pages: 1262-1272
10.1093/pcp/pcaa056
Metabolites
Volume: 10 Issue: 4 Pages: 159-159
10.3390/metabo10040159
Scientia Horticulturae
Volume: 264 Pages: 109136-109136
10.1016/j.scienta.2019.109136
Genome Biology and Evolution
Volume: 12 Pages: 413-428
10.1093/gbe/evaa037
Scientific Reports
Volume: 9 Issue: 1 Pages: 18922-18922
10.1038/s41598-019-55287-4
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 84 Issue: 3 Pages: 552-562
10.1080/09168451.2019.1696179
Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-10
10.1038/s41598-019-49667-z
Volume: 83 Issue: 12 Pages: 2238-2243
10.1080/09168451.2019.1648205
Volume: 9 Issue: 1 Pages: 5888-5888
10.1038/s41598-019-42231-9
120006825988
http://plantomics.mind.meiji.ac.jp/podc/
http://bioinf.mind.meiji.ac.jp/lab/index.php?catid=17&blogid=1
https://www.meiji.ac.jp/cip/english/incredible-senseis/jp/