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2008 Fiscal Year Annual Research Report

高性能スーパーコンピュータによるタンパク質の機能推定と一般利用のための公開

Research Project

Project/Area Number 20510194
Research InstitutionNagahama Institute of Bio-Science and Technology

Principal Investigator

池村 淑道  Nagahama Institute of Bio-Science and Technology, バイオサイエンス学部, 教授 (50025475)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿部 貴志  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助教 (30390628)
Keywords高性能スーパーコンピュータ / タンパク質機能推定 / SOM / 自己組織化マップ / 地球シミュレータ
Research Abstract

配列相同性検索はゲノム解読がなされた際の遺伝子機能を推定する技術として普及したが、この方法で機能が推定できるタンパク質遺伝子は半数程度にとどまる。我々がゲノム配列の解析用に開発した一括学習型のSOM(BL-SOM)を、オリゴペプチドの使用頻度に適用したところ、タンパク質が機能により分離(自己組織化)する傾向を示した。相同性検索に依存しないタンパク質の機能推定法として確立できる可能性が考えられた。
本年度は2〜4連アミノ酸の頻度パターンの類似度を基礎にした機能推定法を開発した。多次元ベクトル空間の大量情報解析であり高性能なスーパーコンピュータの使用が重要となる。機能既知の約11万件のタンパク質を対象に、2〜4連アミノ酸に着目したBL-SOMを地球シミュレータで作成した。20のアミノ酸を物理化学的な性質の類似度で、11または6のカテゴリーヘグループ化1した条件検討を行ない、さらに、200アミノ酸のwindowを設けて50アミノ酸のstepで移動させることで、通常の大きさのタンパク質と大型タンパク質とを同時に解析可能にした。サルガッソ海由来試料のメタゲノム解析で得られている機能未知のタンパク質遺伝子候補配列にBL-SOM解析を適用したところ、約10万件の遺伝子候補配列について、上記の異なったBL-SOM条件を用いても同様な機能が推定できた。これらの多重判定で得られた推定結果は信頼性の高い結果と思われる。成果はSOMの国際学会(フロリダ)での発表が決定している。その発表論文がSpringer社から公開後に、機能推定の結果をWebで公開する予定である。産業的に有用な遺伝子が存在するので企業からの公開の交渉も進行している。メタゲノム解析で得られた有用遺伝子の由来生物の推定に、同一クローン上に見出されるtRNA遺伝子配列が良いマーカーになることも見出したので、あわせて公開を行う。

  • Research Products

    (18 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Batch-Learning Self-Organizing Map for Predicting Functions of Poorly-Characterized Proteins Massively Accumulated.2009

    • Author(s)
      T. Abe s. Kanaya, T. Ikemura
    • Journal Title

      Proceedings of Workshop 2009 on Self-Organizing Maps accepted

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Large-Scale Genomics Studies Conducted with Batch-Learning SOM Utilizing High-Performance Supercomputers.2009

    • Author(s)
      T. Abe, Y. Hamano, S. Kanaya, K. Wada, T. Ikemura
    • Journal Title

      Proceedings of the 10th International Work Conference on Artificial Neural Networks accepted

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] tRNADB-CE : tRNA gene database curated manually by experts2009

    • Author(s)
      T. Abe, T. Ikemura, Y. Ohara, H. Uehara, M. Kinouchi, S. Kanaya, Y. Yamada A. Muto, H Inokuchi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research Vol. 37, Databaseissue

      Pages: D163-D168

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The genome of Pelotomaculum thermopropionicum reveals niche-associated evolution in anaerobic microbiota2008

    • Author(s)
      T. Kosaka, S. Kato, T. Shimoyama, S. Ishii, T. Abe, K. Watanabe
    • Journal Title

      Genome Res 18(3)

      Pages: 442-448

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 公的データペースからの有用遺伝子の発掘 : 持続可能型社会への貢献遺伝子データベースの構築と世界最高水準スーパーコンピュータの利用2008

    • Author(s)
      池村淑道, 上原啓史, 棚橋佳世, 阿部貴志
    • Journal Title

      日本化学会情報化学部会誌 Vol. 26

      Pages: 40-44

  • [Journal Article] データベースに蓄積の著しい機能未知のタンパク質類の機能推定のための自己組織化マップ法による新規情報学的手法の開発2008

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
    • Journal Title

      日本化学会情報化学部会誌 Vol. 26

      Pages: 31-33

  • [Journal Article] ゲノム配列情報からの効率的な知識発見のための情報学的手法の確立2008

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
    • Journal Title

      日本化学会情報化学部会誌 Vol. 26

      Pages: 20-22

  • [Journal Article] 持続可能型社会への貢献遺伝子データペース2008

    • Author(s)
      上原啓史, 棚橋佳世, 阿部貴志, 池村淑道
    • Journal Title

      日本化学会情報化学部会誌 Vol. 26

      Pages: 17-19

  • [Presentation] 一括学習型自己組織化地図法による全ゲノム・全タンパク質配列を対象にした大規模ポストゲノム解析2009

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
    • Organizer
      第3回微生物ゲノム学会
    • Place of Presentation
      中央大学、東京
    • Year and Date
      20090300
  • [Presentation] 健康への貢献ならびに持続可能型社会への貢献遺伝子データベース2009

    • Author(s)
      上原啓史, 阿部貴志, 中泉夕紀, 和田千恵子, 井口八郎, 池村淑道
    • Organizer
      第3回微生物ゲノム学会
    • Place of Presentation
      中央大学、東京
    • Year and Date
      20090300
  • [Presentation] 一括学習型自己組織化地図法(Batch-Learning Self-Organizing Map : BLSOM)による環境生物ゲノム由来断片配列からの知識発見2008

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村叔道
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、神戸
    • Year and Date
      20081200
  • [Presentation] 持続可能型社会ならびに健康への貢献遺伝子データペース2008

    • Author(s)
      上原啓史, 阿部貴志, 棚橋佳世, 陳キン, 陸嘉俊, 田中秀和, 池村淑道
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、神戸
    • Year and Date
      20081200
  • [Presentation] 世界最高水準スーパーコンピュータで可能になる、全ゲノム・全タンパク質配列を対象にした大規模ポストゲノム解析2008

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
    • Organizer
      バイオスーパーコンピューティング・シンポジウム(BSCS)2008
    • Place of Presentation
      MY PLAZA ホール、東京
    • Year and Date
      20081200
  • [Presentation] 一括学習型自己組織化地図法(Batch Learning Self-Organizing Map : SOM)による環境微生物ゲノム群集の解明2008

    • Author(s)
      阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
    • Organizer
      日本遺伝学会第80回大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学、名古屋
    • Year and Date
      20080900
  • [Presentation] Phylogenetic characterization of non-rRNA sequences from uncultured environmental microbe mixtures on the basis of Batch Learning Self-Organizing Map (BLSOM).2008

    • Author(s)
      T. Abe, H. Sugawara, S. Kanaya, T. Ikemura
    • Organizer
      XXXI Symposium on Polar Biology
    • Place of Presentation
      The National Institute of Polar Research, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] A novel bioinformatics strategy for prediction of functions of a massive amount of poorly-characterized protein genes obtained by metagenome studies2008

    • Author(s)
      T. Abe, S. Kanaya, H. Uehara, T. Ikemura
    • Organizer
      XX International Congress of Genetics
    • Place of Presentation
      the International Congress Centrum, Berlin. Germany
    • Year and Date
      2008-07-17
  • [Remarks] 持続可能型社会への貢献遺伝子データーベース

    • URL

      http://dbcls.nagahama-i-bio.ac.jp/

  • [Remarks] tRNADB-CE:エキスパートがキュレートしたtRNAデータベース

    • URL

      http://trna.nagahama-i-bio.ac.jp/cgi-bin/trnadb/index.cgi

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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