2021 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, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (60713005)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 染色体構造 / モデリング / クロマチン動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、染色体構造の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、シミュレーションを実行し数理的に多重ゲノム構造を推定した。過去の共同研究で得られた実験データと比較し整合性を確認した。近年多くのHi-Cデータが公開されたため、他の細胞種データを用いた妥当性の検証と生物学的意味を考察した。これまで得られた結果に加えとさらに必要なデータを増やした。これまで使用していたタワー型ワークステーションだけでは計算リソースが十分でなかったため、論文へのまとめ進捗を加速するために新しい計算機を購入しデータ集積速度を上げた。
・ サンプリングした構造の標本集団から多重ゲノム構造を推定した。実際には、3D構造のクラスタリングによりデータ集団を類似構造に分類し、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築した。
・拘束条件の不足により構造エントロピーの制約が不十分であることが原因で起こる「構造を推定するアルゴリズムで計算が収束しない」問題を解決するために、正解に比較的近い初期値を探索することによりアルゴリズムを改善した。他方「多重構造を概算する」理論的近似手法を考案し、数値結果と比較した。
・ 研究期間中に報告された他の研究と比べ、手法のアドバンテージや欠点を再検証した。
・ 上記結果に加えさらに必要なデータをシミュレーションして集め論文にまとめている。学会発表を予定。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
データ駆動型モデリングから離散的多重ゲノム構造を数理的に研究した。実験データ解析結果と比較した結果を昨年度中に論文まとめる予定であったが、コロナ禍に付随する諸問題により研究進捗が遅れ予定通り計画が進まなかった。今年度中に以下の工程を実行する予定である。
(1) 未受理の論文を修正し、今年度中の受理を目標にしてより専門的な雑誌への投稿に変更。
(2) これまでの研究で、構造エントロピーの制約が不十分であることが原因で起こる「構造を推定するアルゴリズムで計算が収束しない」問題を解決すべく収束が速くなる初期値探索法により問題を回避した。さらに、使用計算機を追加して計算リソースを増やしデータ集積速度を上げた。
(3) 今年度中に論文投稿と学会発表を予定。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍に付随する諸問題により研究進捗が遅れて予定通り計画が進まない問題が生じたが、課題推進上の技術的困難の多くは既に解決されており、論文と学会発表に焦点を合わせ時間を使う。具体的には今年度中に以下を進めていく。
(1) 未受理の論文を含めて準備中の原稿のアーカイブへの投稿を検討する。
(2) 改善された手法により得た結果をまとめる。短期間ですすめるべく研究エフォートを上げる。
(3) 今年度中に論文投稿と学会発表を予定。
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| Causes of Carryover |
昨年度はデータ駆動型モデリングから離散的多重ゲノム構造を数理的に研究した。得られた結果を昨年度中にまとめ論文にする予定であったが、コロナ禍に付随する諸問題により研究進捗が遅れ予定通り計画が進まなかった。使用額は論文投稿料に使用する計画である。
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