2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a metagenomic analysis method that enables whole-genome construction from metagenome using the Hi-C method
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18K19286
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | メタゲノム / HI-C法 / ビンニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、染色体がとる高次構造を明らかにする目的で開発されているHi-C法を、メタゲノム解析に応用することでアセンブル後のビンニングに活用することを目指して実施された。前半の実験部分においては、ウシルーメンのメタゲノム解析に際し、通常のIllumina pair-end, mate-pairシークエンスに加えて、Phase Genomics社のProxiMeta試薬キットを用いてライブラリ調整を行ったHi-C法由来シークエンスを実施した。
後半部の情報解析においては、当初申請者らが開発しているメタゲノム用アセンブラMetaPlatanusへのHi-Cデータに基づいたビンニング機能の組込みを想定していたが、他のアセンブラなど様々な入力に対応した方が望ましい点、また提案後Hi-Cデータをビンニングに用いる手法が発表となってしまったため、その手法とのアルゴリズム・精度比較が可能となった方が望ましい点などにより、メタゲノムアセンブラによるアセンブル結果を入力としたビンイングツールとしての完成を目指した。既存手法では、ビンが大きくなり、複数菌種由来のゲノムが混じり、分別できないケースが確認されていたため、本研究では段階的にフィルタリング・ビンニングを行うことでその欠点の解消を試みた。具体的には、Hi-C リードのマッピング結果からグラフを作成Infomap法により分割することでビンニングを行い、最初の分割結果を基にゲノムサイズでビンを分類し、再度グラフ作成・分割を行うことで複数菌種由来のゲノムが混在したビンを分割するとともに、カバレッジ情報を利用することで各ビンに少量混在している別菌種由来と思われるゲノムを分離した。本手法の適用により、既存手法を上回るビンニング精度の達成に成功した。塩基使用頻度情報などとの統合により、ビンニングツールとして完成させ近日中に論文化を図る予定である。
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