2016 Fiscal Year Research-status Report
統計モデルによるゲノムワイドな遺伝子転写カスケード解析法の開発
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16K00387
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大里 直樹 大阪大学, 情報科学研究科, 特任助教(常勤) (50509536)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 転写因子 / 遺伝子発現 / 機能エンリッチメント / エンハンサー / CTCF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトのオープンクロマチン領域と転写因子のDNA結合配列から転写標的遺伝子予測を行った。公共データベースや公開されている論文から、３種類の免疫細胞とES、iPS細胞の実験データを取得し解析を行った。
遺伝子プロモーターの転写因子のDNA結合配列から転写標的遺伝子を予測し、１０種類の遺伝子機能データベースを用いた機能エンリッチメント解析を行い、予測された転写標的遺伝子には多くの機能エンリッチメントが観察されることがわかった。機能エンリッチメントの数を転写標的遺伝子の数で割り、標準化したところ、転写標的遺伝子の一部をランダムに選んだ遺伝子に置き換えた場合と比べて、元の転写標的遺伝子が最も多くの機能エンリッチメントを含んでいた。偽陽性の遺伝子が含まれていてもこの傾向は変わらないことが示唆された。転写因子のChIP-seqデータも同様の傾向を示した。各免疫細胞に特徴的な機能のエンリッチメントも確認された。
さらにエンハンサーとプロモーターの相互作用を考慮するために、相互作用の基準を４種類に変化させて、転写標的遺伝子を予測し、機能エンリッチメントを調べた。また、エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わるクロマチン相互作用に見られるCTCFのゲノムDNAへの結合位置と向きを考慮して、転写標的遺伝子を予測し、機能エンリッチメントを調べた。エンハンサーを考慮した方がより多くの機能エンリッチメントが観察され、CTCFの結合の向きによる変化も確認でき、機能エンリッチメントがエンハンサーとプロモーターの相互作用の基準を調べるための指標となることが示唆された。これらの傾向と相互作用の基準は、予測された転写標的遺伝子の発現量と相関があることが分かった。エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わる因子（DNA結合タンパク質やDNA配列）の探索と機械学習による統合解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画書（研究実績の概要）の予定通りに進んでいる。論文発表に時間がかかっていたため、先にプレプリントサーバで公開し、論文の修正と投稿を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
転写標的遺伝子予測のための機械学習による統合解析を進める。基本的な部分の動作を確認し、クロマチン相互作用やeQTLの実験データを用いた性能評価を行う。CTCF以外のエンハンサーとプロモーターの相互作用に関わる因子（DNA結合タンパク質やDNA配列）の探索を進め、得られた知見を統合解析に追加し、転写標的遺伝子予測の向上に役立てる。実験研究者と共同して、相互作用に関わる因子について機能解析を進める。
さらに機能エンリッチメント解析を用いて、転写因子・DNA結合タンパク質の新規DNA結合配列と転写標的遺伝子を予測する。将来、実験研究者と機能解析を行うことを検討する。
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| Causes of Carryover |
論文の出版が遅れて、次年度に繰り越したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
転写因子データベースの年間ライセンスの購入と、研究成果を学会や論文で発表するための費用を予定している。
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Research Products
(3 results)
