環境由来塩基配列による微生物群集ゲノムシステム解明に向けた新規情報学的手法の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20700273
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: 阿部 貴志 Nagahama Institute of Bio-Science and Technology, バイオサイエンス学部, 助教 (30390628)
• Keywords: 自己組織化マップ / メタゲノム / 連続塩基頻度 / 系統推定 / 環境微生物

Research Abstract

メタゲノム解析によって取得された塩基配列は、非常に新規性の高い微生物種を多く含み、これまで解読されてきたゲノムとは異なった特徴を有する場合が多い。新規性の高い生物種由来のゲノム断片配列を連続塩基頻度の特徴のみで生物種ゲノムごとに再構築するための解析手法の開発を行った。ヒト腸内細菌由来の混合メタゲノム解析由来配列を対象に、メタゲノム解析由来配列の塩基組成を反映させたランダム配列を数倍量混在させたBLSOMを作成したところ、同一生物種由来のゲノム配列ごとに分類でき、ゲノム再構築が可能であった。本手法の確立により、構成するゲノムの種数を明らかにでき、生物種別の代謝経路の概要を理解可能となる。様々な環境に対するメタゲノム解析由来配列を対象に検証を実施し、断片化サイズや連続塩基頻度などの最適な解析条件の検討を実施している。
メタゲノム解析由来配列には、新規性の高い微生物種のみならず、ウイルスゲノムも豊富に含まれている可能性が高い。そこで、メタゲノム解析由来配列中のウイルスゲノムを検出し、系統推定するために、現在公開されているウイルスゲノムを対象にしたBLSOM解析を実施した。ウイルスゲノムでは、500塩基程度の比較的短い断片化サイズでも生物系統を反映した高精度な分離が可能なことを見出した。これにより、原核生物で構築してきたBLSOMを用いた系統推定解析フローを適応することが可能であり、ウイルスゲノムの検出、ならびに、系統推定が可能である。現在、報告されている様々な環境に対するメタゲノムを対象に、ウイルスゲノムの網羅的な探索とその系統推定を実施している。

Research Products

• [Journal Article] Novel bioinformatics for inter and intraspecies comparison of genome signatures in plant genomes (2009)
  • Author(s): T.Abe, K.Wada, Y.Iwasaki, T.Ikemura
  • Journal Title: Plant Biotechnology 26 Pages: 469-477
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel bioinformatics strategy for function prediction of poorly-characterized protein genes obtained from metagenome analyses (2009)
  • Author(s): T.Abe, S.Kanaya, H.Uehara, T.Ikemura
  • Journal Title: DNA Research 16 Pages: 287-298
  • Peer Reviewed
• [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: J.C.Principe and R.Miikkulainen(Eds.): WSOM 2009 LNCS 5629 Pages: 1-9
  • 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: J.Cabestany et al.(Eds.): IWANN 2009 Part I, LNCS 5517 Pages: 829-836
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intra-Species Diversity between Seven Bifidobacterium adolescentis Strains Identified by Genome-Wide Tiling Array Analysis (2009)
  • Author(s): K.Yasui, M.Tabata, S.Yamada, T.Abe, T.Ikemura, R.Osawa, T.Suzuki
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 Pages: 1422-1424
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オリゴヌクレオチド組成を用いた一括学習型自己組織化地図法によるA型インフルエンザウイルスの俯瞰的な特徴解明 (2009)
  • Author(s): 岩崎裕貴、池村淑道、伊藤正恵、阿部貴志
  • Journal Title: 第18回バイオ情報学研究会 Vol.2009-BIO-18 No5 Pages: 1-6
• [Presentation] tRNADB-CE : tRNA gene database curated manually by experts (2010)
  • Author(s): 阿部貴志, 池村淑道, 小原康雄, 上原啓史, 木ノ内誠, 菅原潤一, 金井明夫, 金谷重彦, 山田優子, 井口八郎
  • Organizer: 23rd tRNA workshop, (oral)
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 20100128-20100202
• [Presentation] Unveiling microbial diversity of uncultured environmental microbe mixtures and functions of metagenome sequences using Batch Learning Self-Organizing Map(BLSOM) (2009)
  • Author(s): 阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
  • Organizer: International Symposium on Marine Genomics 2009(Oral)
  • Place of Presentation: Okinawa, Japan
  • Year and Date: 20091215-20091218
• [Presentation] 全地球レベルの環境微生物多様性を把握・俯瞰するための新規情報学手法の開発 (2009)
  • Author(s): 阿部貴志、金谷重彦、池村淑道
  • Organizer: 第11回日本進化学会大会(ポスタ)
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
  • Year and Date: 20090902-20090904
• [Presentation] tRNADB-CE:エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース (2009)
  • Author(s): 阿部貴志, 池村淑道, 小原康雄, 上原啓史, 平野晋也, 木ノ内誠, 金谷重彦, 菅原潤一, 金井明夫, 山田優子, 武藤〓, 井口八郎
  • Organizer: RNA学会第11回大会(Oral)
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ(新潟)
  • Year and Date: 20090727-20090729
• [Presentation] Diversity of green-like ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase(RuBisCO)Large-subunit genes in an Antarctic moss pillar (2009)
  • Author(s): R.Nakai, T.Abe, T.Baba, S.Imura, H.Kagoshima, H.Kanda, Y.Kohara, T.Naganuma, H.Niki, K.Yanagihara
  • Organizer: Xth SCAR International Biology Symposium, (Oral)
  • Place of Presentation: Hokkaido Univ., Sapporo
  • Year and Date: 20090726-20090731
• [Presentation] Unveiling microbial diversity of uncultured environmental microbe mixtures on the basis of Batch Learning Self-Organizing Map(BLSOM) (2009)
  • Author(s): 阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道
  • Organizer: Xth SCAR, International Biology Symposium, (Poster)
  • Place of Presentation: Hokkaido Univ., Sapporo
  • Year and Date: 20090726-20090731
• [Presentation] tRNADB-CE:エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース (2009)
  • Author(s): 阿部貴志, 池村淑道, 小原康雄, 上原啓史, 平野晋也, 木ノ内誠, 金谷重彦, 菅原潤一, 金井明夫, 山田優子, 武藤〓, 井口八郎
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会(ポスタ)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 学部生とシニア世代の共同作業としての健康への貢献遺伝子データベース構築 (2009)
  • Author(s): 上原啓史, 阿部貴志, 中泉友紀, 和田千恵子, 井口八郎, 池村淑道
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会(ポスタ)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] A型インフルエンザウイルスの全ゲノム配列を対象とした一括学習型自己組織化マップ法(BL-SOM)による効率的な知識発見とその応用 (2009)
  • Author(s): 岩崎裕貴、阿部貴志、伊藤正恵、和田健之介、池村淑道
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会(ポスタ)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 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一括学習型自己組織化マップ法 (2009)
  • Author(s): 阿部貴志、金谷重彦、池村淑道
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会(ポスタ)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 学部教育としての「健康」ならびに「持続可能型社会」への貢献遺伝子データベース構築 (2009)
  • Author(s): 上原啓史, 阿部貴志, 中泉友紀, 和田千恵子, 井口八郎, 池村淑道
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会(ポスタ)
  • Place of Presentation: ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 全インフルエンザAウィルスを対象にした新規情報学的手法による俯瞰的可視化とそこからの知識発見 (2009)
  • Author(s): 岩崎裕貴、阿部貴志、伊藤正恵、和田健之介、池村淑道
  • Organizer: 日本遺伝学会第81回大会
  • Place of Presentation: 信州大学(長野)
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] オリゴヌクレオチド組成を用いた一括学習型自己組織化地図法によるA型インフルエンザウイルスの俯瞰的な特徴解明 (2009)
  • Author(s): 岩崎裕貴、池村淑道、伊藤正恵、阿部貴志
  • Organizer: 第18回バイオ情報学研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 環境微生物ゲノム配列からのお宝遺伝子発掘の学部や高校教育における活用 (2009)
  • Author(s): 上原啓史, 阿部貴志, 中泉友紀, 和田千恵子, 井口八郎, 池村淑道
  • Organizer: 日本遺伝学会第81回大会
  • Place of Presentation: 信州大学(長野)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 学部生シニア世代の共同作業としての「高精度・高機能な遺伝子データベース」の構築とその利用 (2009)
  • Author(s): 阿部貴志、小原康雄、上原啓史、平野晋也、木ノ内誠、金谷重彦、菅原潤一、金井明夫、山田優子、武藤〓、井口八郎、池村淑道
  • Organizer: 日本遺伝学会第81回大会
  • Place of Presentation: 信州大学(長野)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース (2009)
  • Author(s): 阿部貴志、小原康雄、上原啓史、平野晋也、木ノ内誠、金谷重彦、菅原潤一、金井明夫、山田優子、武藤〓、井口八郎、池村淑道
  • Organizer: 統合データベースプロジェクトシンポジウム2009(ポスタ)
  • Place of Presentation: 東大本郷(東京)
  • Year and Date: 2009-06-12
• [Presentation] 学部教育としての健康ならびに持続可能型社会への貢献遺伝子データベース構築 (2009)
  • Author(s): 上原啓史, 阿部貴志, 中泉友紀, 和田千恵子, 井口八郎, 池村淑道
  • Organizer: 統合データベースプロジェクトンポジウム2009(ポスタ)
  • Place of Presentation: 東大本郷(東京)
  • Year and Date: 2009-06-12
• [Book] マリンメタゲノムの有効利用(松永是, 竹山春子 監修) (2009)
  • Author(s): 阿部貴志, 上原啓史, 金谷重彦, 池村淑道
  • Total Pages: 279
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] Computational Biology : New Research(Ed.Alona S.Russe) (2009)
  • Author(s): Sumiko Anno, Takashi Abe
  • Total Pages: 441
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc.