2017 Fiscal Year Annual Research Report
Application of database on frequencies of nucleotide n-gram profiles to genomic analyses.
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15K14423
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
桑田 文幸 日本大学, 歯学部, 特任教授 (60120440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 奈央 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (60372885)
中野 善夫 日本大学, 歯学部, 教授 (80253459)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 遺伝子伝播 / 細菌叢 / サポートベクターマシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
５塩基連続配列の出現頻度が菌叢を反映しているのであれば、それが口臭の予測に使えると考えた。予備的な実験として16S rRNA配列に基づいた予測を行い、その結果を分子生物学会で発表した。唾液中の細菌を採取しメタゲノム解析を行ったところ、およそ10％の配列がヒト由来の遺伝子配列であることが明らかになった。サンプル数を増やすのは次の研究費で行うこととした。
次に、５塩基連続配列の特徴を使ってゲノム中に異質な領域を見つけることで、伝播によって他の種から獲得した配列を網羅的な探索を試みた。一般にサポートベクターマシンは集団を多クラスに選り分ける機械学習の手法だが、1クラスでは「外れ値」のようなサンプルを見出すことになる。５塩基連続配列の偏りを見出すことが可能になる。得られた連続配列の異なる領域は、菌種を越えた水平伝播によって獲得された遺伝子群である可能性が考えられる。ゲノム配列が報告されているおよそ2700種のバクテリアゲノムの塩基配列を200塩基ごとに区切り、５塩基連続配列の出現頻度を集計した。その値が周囲から異なる領域をOC-SVMを用いて判別し、その領域にどのような遺伝子が含まれているかを調べた。
この方法で抽出された領域には、遺伝子転位に係る遺伝子や転写・翻訳、細胞壁・細胞膜関連、移動性因子（Prophage/Transposon）に関係する遺伝子が際立って多かった。その他、機能がまだ報告されていない遺伝子がおよそ半数に達した。それらの遺伝子群をcd-hitを用いて共通の配列を持つもの同士でまとめてみたところ（70％以上相同性）、100種以上のゲノムに共通して存在する95の遺伝子クラスターが存在した。これらの遺伝子群は、今まで知られていなかった菌種間を伝播していく性質を備えた遺伝子であることが示唆された。この内容を第91回日本細菌学会で発表した。
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