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2019 Fiscal Year Annual Research Report

機能エレメントと深層学習に基づく長鎖ノンコーディングRNAの機能分類

Research Project

Project/Area Number 16H05879
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

浜田 道昭  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00596538)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
KeywordsノンコーディングRNA / RNA修飾 / RNA構造 / リピート要素 / 深層学習
Outline of Annual Research Achievements

機能エレメントとして,RNA修飾(m6A,イノシン),RNAの配列・構造情報,機能性分子(他のRNAやタンパク質)の結合部位,トランスポゾンに由来するリピート要素を対象として研究を行った.また一部においては深層学習の技術を用いて予測モデルの構築等を行った.
RNA修飾に関しては,m6A-seqのデータから深層学習予測モデルを学習することにより,配列情報のみから修飾部位を予測可能な手法を開発した.また,修飾とタンパク質結合の関連性に関する詳細の解析を行い,タンパク質結合に修飾が影響を与えていることを明らかにした.また,RNAと他の機能分子の予測手法としてRNA-RNA相互作用およびRNA-タンパク質相互作用の予測手法の開発を行った.海外グループとの共同研究により,腎細胞がんの薬剤感受性の分子メカニズムの解明をおこなった.この研究においては,あるlncRNAがmRNAとRNA-RNA相互作用を行うことにより,mRNAの安定化および翻訳量の上昇を促し,これにより薬剤感受性に影響を与えることが明らかになったが,このメカニズム解明にRIblastが本質的な役割を果たした.RNAとタンパク質の相互作用予測においては,深層学習を用いたマルチタス学習モデルを新たに提案した.また,リピート要素に結合するRNA結合タンパク質の網羅的な解析を行った.この研究によりトランスポゾン内の特定の領域がタンパク質結合に寄与していることが示唆された.これらの研究はいずれも原著論文として公開をしている(業績の論文リストを参照).

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (57 results)

All 2022 2021

All Journal Article (14 results) Presentation (43 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Prediction of RNA-protein interactions using a nucleotide language model2022

    • Author(s)
      Yamada Keisuke、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      Bioinformatics Advances

      Volume: 2 Pages: vbac023

    • DOI

      10.1093/bioadv/vbac023

  • [Journal Article] G0S2 regulates innate immunity in Kawasaki disease via lncRNA HSD11B1-AS12022

    • Author(s)
      Okabe Mako、Takarada Shinya、Miyao Nariaki、Nakaoka Hideyuki、Ibuki Keijiro、Ozawa Sayaka、Watanabe Kazuhiro、Tsuji Harue、Hashimoto Ikuo、Hatasaki Kiyoshi、Hayakawa Shotaro、Hamaguchi Yu、Hamada Michiaki、Ichida Fukiko、Hirono Keiichi
    • Journal Title

      Pediatric Research

      Volume: 15 Pages: n/a

    • DOI

      10.1038/s41390-022-01999-9

  • [Journal Article] HT-SELEX-based identification of binding pre-miRNA hairpin-motif for small molecules2022

    • Author(s)
      Mukherjee Sanjukta、Murata Asako、Ishida Ryoga、Sugai Ayako、Dohno Chikara、Hamada Michiaki、Krishna Sudhir、Nakatani Kazuhiko
    • Journal Title

      Molecular Therapy - Nucleic Acids

      Volume: 27 Pages: 165~174

    • DOI

      10.1016/j.omtn.2021.11.021

  • [Journal Article] Multi-resBind: a residual network-based multi-label classifier for in vivo RNA binding prediction and preference visualization2021

    • Author(s)
      Zhao Shitao、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      BMC Bioinformatics

      Volume: 22 Pages: 554

    • DOI

      10.1186/s12859-021-04430-y

  • [Journal Article] Impact of human gene annotations on RNA-seq differential expression analysis2021

    • Author(s)
      Hamaguchi Yu、Zeng Chao、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 22 Pages: 730

    • DOI

      10.1186/s12864-021-08038-7

  • [Journal Article] Clone decomposition based on mutation signatures provides novel insights into mutational processes2021

    • Author(s)
      Matsutani Taro、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      NAR Genomics and Bioinformatics

      Volume: 3 Pages: lqab093

    • DOI

      10.1093/nargab/lqab093

  • [Journal Article] Binding patterns of RNA-binding proteins to repeat-derived RNA sequences reveal putative functional RNA elements2021

    • Author(s)
      Onoguchi Masahiro、Zeng Chao、Matsumaru Ayako、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      NAR Genomics and Bioinformatics

      Volume: 3 Pages: lqab055

    • DOI

      10.1093/nargab/lqab055

  • [Journal Article] Umibato: estimation of time-varying microbial interaction using continuous-time regression hidden Markov model2021

    • Author(s)
      Hosoda Shion、Fukunaga Tsukasa、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      Bioinformatics

      Volume: 37 Pages: i16~i24

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btab287

  • [Journal Article] Long Non-Coding RNA CRNDE Is Involved in Resistance to EGFR Tyrosine Kinase Inhibitor in EGFR-Mutant Lung Cancer via eIF4A3/MUC1/EGFR Signaling2021

    • Author(s)
      Takahashi Satoshi、Noro Rintaro、Seike Masahiro、Zeng Chao、Matsumoto Masaru、Yoshikawa Akiko、Nakamichi Shinji、Sugano Teppei、Hirao Mariko、Matsuda Kuniko、Hamada Michiaki、Gemma Akihiko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Pages: 4005~4005

    • DOI

      10.3390/ijms22084005

  • [Journal Article] Possible roles for the hominoid-specific DSCR4 gene in human cells2021

    • Author(s)
      Saber Morteza M.、Karimiavargani Marziyeh、Uzawa Takanori、Hettiarachchi Nilmini、Hamada Michiaki、Ito Yoshihiro、Saitou Naruya
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 96 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1266/ggs.20-00012

  • [Journal Article] Jonckheere-Terpstra-Kendall-based non-parametric analysis of temporal differential gene expression2021

    • Author(s)
      Iuchi Hitoshi、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      NAR Genomics and Bioinformatics

      Volume: 3 Pages: lqab021

    • DOI

      10.1093/nargab/lqab021

  • [Journal Article] Identification of m6A-Associated RNA Binding Proteins Using an Integrative Computational Framework2021

    • Author(s)
      Zhang Yiqian、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      Frontiers in Genetics

      Volume: 12 Pages: 625797

    • DOI

      10.3389/fgene.2021.625797

  • [Journal Article] Association analysis of repetitive elements and R-loop formation across species2021

    • Author(s)
      Zeng Chao、Onoguchi Masahiro、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      Mobile DNA

      Volume: 12 Pages: 3

    • DOI

      10.1186/s13100-021-00231-5

  • [Journal Article] Detection and Characterization of Ribosome-Associated Long Noncoding RNAs2021

    • Author(s)
      Zeng Chao、Hamada Michiaki
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: n/a Pages: 179~194

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1158-6_11

  • [Presentation] De novo repeat detection using inexact seed2022

    • Author(s)
      Atsushi Takeda(早大/CBBD-OIL), Yuta Imazu(東大), Daisuke Nonaka(東大), Tsukasa Fukunaga(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] The function of transposons as cell-type specific gene regulatory regions in the adult mouse brain2022

    • Author(s)
      Kotaro Sekine(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] A novel fast pipeline for RNA homology search considering secondary structure2022

    • Author(s)
      Kento Kubo(早大), Tsukasa Fukunaga(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] Estimation of Stability of State transition of Human gut microbiota using Hidden Markov Model2022

    • Author(s)
      YOKOYAMA Gentaro(早大), HOSODA Shion(早大/CBBD-OIL), FUKUNAGA Tsukasa(早大), HAMADA Michiaki(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] 二次構造情報を考慮したアプタマー生成モデル2022

    • Author(s)
      Akiya MICHISHITA(早大), Shunsuke SUMI(早大/京大) Natsuki IWANO(早大), Michiaki HAMADA(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] Classification of antibiotic resistance mechanisms considering the interaction of distal sequences2022

    • Author(s)
      Kanami Yagimoto(早大),Shion HOSODA(早大/CBBD-OIL),Michiaki HAMADA(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] The analysis of mutational signatures for understanding carcinogenesis considering temporal heterogeneity2022

    • Author(s)
      Shiina NAITO(早大), Taro Matsutani(早大/CBBD-OIL), Michiaki HAMADA(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      Tokyo Bioinformatics Meeting 第5回研究会
  • [Presentation] ヒトのエンハンサーと遺伝子相互作用や転写制御に影響する、方向性のある転写因子DNA結合配列の解析法の開発2022

    • Author(s)
      大里直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第67回バイオ情報学研究会
  • [Presentation] 深層学習の予測結果に寄与する因子の大規模な解析に伴うノイズの影響の低減2022

    • Author(s)
      大里直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第24回情報論的学習理論ワークショップ
  • [Presentation] 深層学習を用いた、ヒトのエンハンサー・遺伝子相互作用に影響する転写因子の解析2022

    • Author(s)
      大里直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      「データ駆動・AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新[バイオDX]」 キックオフシンポジウム「バイオDXの最前線」
  • [Presentation] ヒトのエンハンサーと遺伝子相互作用や転写制御に影響する、方向性のある転写因子DNA結合配列の解析法の開発2022

    • Author(s)
      大里直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第68回バイオ情報学研究会
  • [Presentation] ヒトのエンハンサーと遺伝子相互作用や転写制御に影響する、方向性のある転写因子DNA結合配列の解析法の開発2022

    • Author(s)
      大里直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] RNA情報学の最前線2022

    • Author(s)
      浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      生命情報科学勉強会
    • Invited
  • [Presentation] AIアプタマー創薬プロジェクト2022

    • Author(s)
      浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      日本医科大学・早稲田大学合同シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] ゲノム社会とバイオインフォマティクス2022

    • Author(s)
      浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
    • Invited
  • [Presentation] AIアプタマー創薬「アプタマー研究の最前線」2022

    • Author(s)
      浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      分子生物学会ワークショップ1PWS1-09
    • Invited
  • [Presentation] レファレンスフリーな発現変動解析ツールの比較2022

    • Author(s)
      吉次なぎ(TIRI/早大)、浜口 悠(早大)、曽超(早大/CBBD-OIL)、浜田道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      RNAフロンティアミーティング
  • [Presentation] Searching for Repeat-derived Functional Elements in RNAs2021

    • Author(s)
      Chao Zeng(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第22回日本RNA学会年会
  • [Presentation] Prediction of RNA-Protein Interactions Using a Nucleotide Language Model2021

    • Author(s)
      Keisuke Yamada(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第22回日本RNA学会年会
  • [Presentation] Relationship between abnormal retrotransposition and development of schizophrenia in neurons2021

    • Author(s)
      Miyako Ishihara(早大), Kotaro Sekine(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
  • [Presentation] The function of transposons as regulatory DNA elements in excitatory neurons2021

    • Author(s)
      Kotaro Sekine(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
  • [Presentation] ヒト遺伝子アノテーションがRNA-seq解析に与える影響の評価2021

    • Author(s)
      Yu Hamaguchi(早大), Chao Zeng(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] E.coli K-12 MG1655株の機能未知遺伝子群y-omeの特徴解析及びその機能予測可能性の検証2021

    • Author(s)
      Hitoshi Iuchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL), Tsukasa Fukunaga(早大)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] リピート配列由来の機能エレメントの探索2021

    • Author(s)
      曽 超(早大/CBBD-OIL)、浜田 道昭i(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] ヒトのエンハンサーと遺伝子相互作用や転写制御に影響する、方向性のある転写因子DNA結合配列の発見2021

    • Author(s)
      大里 直樹(早大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] A novel fast pipeline for RNA homology search considering secondary structure with E-value calculation2021

    • Author(s)
      Kento Kubo(早大), Tsukasa Fukunaga(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] LDAを使用した微生物-代謝物相互作用の推定,2021

    • Author(s)
      Risa Maemura(早大), Shion Hosoda(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 塩基対確率に基づくRNA二次構造検索ツールの開発2021

    • Author(s)
      Chisato Yuki(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 転写因子結合部位として働く反復配列の発見とその機能の解明2021

    • Author(s)
      Ryo Niwa(早大), Chao Zeng(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 細菌叢データにおける系統樹に基づいた回帰のためのベイジアンモデルの提案2021

    • Author(s)
      Shion Hosoda(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 深層学習を用いたRNAアクセシビリティ予測の高速化2021

    • Author(s)
      Kaisei Hara(早大), Natsuki Iwano(早大), Tsukasa Fukunaga(早大/東大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] IS-divergenceを用いた非負値行列因子分解による変異シグネチャ抽出ツールの改善2021

    • Author(s)
      Risa Akita(早大), Taro Matsutani(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] ニューロンにおける転移因子の転移異常と統合失調症発症の関係2021

    • Author(s)
      Miyako Ishihara(早大), Kotaro Sekine(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 液-液相分離の現象に着目したエンハンサーRNAの機能解析2021

    • Author(s)
      Arisa Nozaki(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 脳における細胞種特異的なDNA結合モチーフとしての転移因子の機能2021

    • Author(s)
      Kotaro Sekine(早大), Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 変異クラスに依存しない階層ベイズモデルに基づくがんゲノムのIndelシグネチャー決定2021

    • Author(s)
      Taro Matsutani(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 隠れマルコフモデルを用いたヒト腸内細菌叢の個人内エンテロタイプ遷移の推定2021

    • Author(s)
      横山 源太朗(早大)、細田 至温(早大/CBBD-OIL)、福永 津嵩(早大/東大)、浜田 道昭(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] A variational autoencoder with profile hidden Markov model for generative aptamer discovery2021

    • Author(s)
      Natsuki Iwano(早大), Tatsuo Adachi, Kazuteru Aoki, Yoshikazu Nakamura and Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] 変異アレル頻度を考慮したヒトがんゲノムの変異シグネチャー解析2021

    • Author(s)
      Taro Matsutani(早大/CBBD-OIL), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] De Novo Repeat Detection using Inexact Seed2021

    • Author(s)
      Atsushi Takeda(早大), Daisuke Nonaka(東大), Yuta Imazu(東大), Tsukasa Fukunaga(早大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)
  • [Presentation] Binding Patterns of RNA Binding Proteins To Repeat-Derived RNA Sequences Reveal Putative Functional RNA Elements2021

    • Author(s)
      Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL; 筆頭),Chao Zeng(早大/CBBD-OIL), Ayako Matsumaru, Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL; C.A.)
    • Organizer
      第22回日本RNA学会年会
  • [Presentation] Binding patterns of RNA binding proteins to repeat-derived RNA sequences reveal putative functional RNA elements2021

    • Author(s)
      Masahiro Onoguchi(早大/CBBD-OIL; 筆頭),Chao Zeng(早大/CBBD-OIL), Ayako Matsumaru, Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL; C.A.)
    • Organizer
      Keystone Symposia: Non-Coding RNAs: Biology and Applications
  • [Presentation] Umibato: estimation of time-varying microbial interaction using continuous-time regression hidden Markov model2021

    • Author(s)
      Shion Hosoda(早大/CBBD-OIL; 筆頭), Tsukasa Fukunaga(早大/東大), Michiaki Hamada(早大/CBBD-OIL; C.A.)
    • Organizer
      第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021)

URL: 

Published: 2022-12-28  

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