2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidating the 3D Genome Landscape
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17K15050
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菅原 武志 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (60713005)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 3Dゲノム地形 / 核内染色体構造 / データ駆動型数理モデリング / 細胞周期・細胞分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで研究代表者は、Hi-Cデータ駆動型モデリングに関する計算機シミュレーションプラットフォームを構築し、離散的準安定ゲノム構造推定を数理的に研究し、過去の研究で得られたライブイメージング結果(Sugawara et al., under review)と比較してきた。2019年度は、高等生物データについて離散的準安定ゲノム構造推定を試みて妥当性を検証した。
・ 数理モデリングと比較するのに重要なイメージングデータ解析の論文が査読中である(Sugawara et al., under review)。
・ 推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けし、推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成した。
・自由エネルギーに対して構造エントロピーが支配的であることが原因で起こる「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて計算が収束 しない」問題を解決すべく、正解に比較的近い初期値を探索することにより回避する手法の確立を試みた。他方、安定構造数が予めわかっていると闇雲にサンプリングする必要ないため、「(薄めで見て)安定構造がいくつあるかを概算する」方法を考案してきた。
・ 推定結果について2020年度に論文提出および学会発表の予定である。
・ 関連研究であるクロマチン構造動体推定に関する共著論文が公開された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度はデータ駆動型モデリングから離散的準安定ゲノム構造を数理的に研究ライブイメージ ング結果と比較した。予定通り計画が進まない点が依然として残った。
(1) 数理モデリングと比較するのに重要なイメージングデータ解析の論文が査読中である(Sugawara et al., under review)。
(2) 推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けし、推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成した。
(3) 2020年度に論文提出予定である。
(4) 自由エネルギーに対して構造エントロピーが支配的であることが原因で「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて計算が収束 しない問題」が一般に起こる。酵母ではゲノム構造の自然な拘束条件により容易に収束するが、高等生物データでは試した計算が収束しない事象が一般に起こる。他方、安定構造数が予めわかっていると闇雲にサンプリングする必要ないため「(薄めで見て)安定構造がいくつあるかを概算する」方法を考案することが抜本的な解決法になると考え、理論的な手法を考案してきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度では「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて計算が収束しない問題」が依然として残った。これは、安定構造が複数存在しその周りのゆらぎが大きいことが原因であり高等生物データでは一般に起こりうる問題である。克服すべく正解に近い初期値を予め推定するアルゴリズムを過去に検討したが十分でなかった。
安定構造数が予めわかっていると闇雲にサンプリングする必要ないため「(薄めで見て)安定構造がいくつあるかを概算する」方法を考案することが抜本的な解決法になると考え、理論的な手法を完成させ論文執筆と学会発表を準備中である。
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| Causes of Carryover |
当初より計画の遅れがあり論文投稿料の未使用分が残った。2020年度において、論文購読、論文投稿料、学会発表で使用予定である。
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