Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、一細胞トランスクリプトーム解析に不足した時間情報をデータ自身から推定し、並び替えた一細胞プロファイルを用いて系の時間発展を表す作用素の推定法を構築する。さらに推定した作用素の主要なモードを取り出すことで、分化や組織損傷等の環境変化に対するエピゲノム・トランスクリプトームの応答の低コストなシミュレーションを可能にできる技術基盤の開発を目指す。
細胞分化における選択的な遺伝情報獲得のメカニズムに関与する膨大な数の転写・転写制御因子、そして、それらが結合するゲノム上の制御配列の組み合わせが同定されてきた。これら多種多様な分子の組み合わせは、大自由度の系でありながらも、そのダイナミクスは必要な応答の種類に限られる少数のモードによって表現可能であると考えられる。そこで、本研究ではまず、一細胞トランスクリプトーム解析により得られたデータから時間情報を推定し、並び替えた一細胞プロファイルを用い、系の時間発展を表す作用素の推定を試みる。推定した作用素から主要なモードを抽出することで、分化や組織損傷等の環境変化に対するエピゲノム・トランスクリプトームの応答の低コストなシミュレーションを可能にする技術基盤の開発を目指す。本年度は、組織損傷等の環境変化に対するエピゲノム・トランスクリプトームを解析するため、組織のエピゲノムデータから転写ダイナミクス抽出する方法を開発した。遺伝子座上のRNA PolymeraseIIの分布形状から、転写活性状態を推定する統計モデルを構築することで、骨格筋組織の再生に伴って急激に変化する細胞型の組成や遺伝子の転写活性状態の変化をうまく捉えられることがわかった（論文投稿中）。ダイナミクスの疎なモデル化の試みについては、時間発展作用素を取り込んだスパース回帰モデルにより、ダイナミクスを表現する疎な有向グラフを構成する情報解析手法を開発した（論文投稿予定）。さらに、一細胞エピゲノム計測法について、複数のタンパク質を同時解析するmulti-ChIL法を開発し、論文成果を得た。共同研究では、３報の論文成果を得た。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019
All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Peer Reviewed: 10 results, Open Access: 10 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (3 results)
The Journal of Biochemistry
Volume: - Issue: 6 Pages: 653-661
10.1093/jb/mvab001
40022687719
EMBO reports
Volume: 22 Issue: 3
10.15252/embr.202051989
eLife
Volume: 10
10.7554/elife.66290
Nat Protoc.
Volume: 15 Issue: 10 Pages: 3334-3360
10.1038/s41596-020-0375-8
Elife
Volume: 8
10.7554/elife.46667
10.7554/elife.48284
Nat Commun
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 3778-3778
10.1038/s41467-019-11378-4
Open Biol.
Volume: 9 Issue: 8 Pages: 190116-190116
10.1098/rsob.190116
Development
Volume: 146 Issue: 15 Pages: 174243-174243
10.1242/dev.174243
Mol Cell Biol.
Volume: 39 Issue: 19
10.1128/mcb.00063-19
