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2012 Fiscal Year Annual Research Report

時空間情報を利用した統計遺伝学モデルの開発

Research Project

Project/Area Number 22300095
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岸野 洋久  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (00141987)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡部 輝明  高知大学, 医歯学系, 講師 (90325415)
西山 毅  名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40571518)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords統計遺伝学 / 時空間情報 / タンパク質の適応進化 / 立体構造 / 階層ベイズ / 系統学的多様性 / 発現情報 / 遺伝子ネットワーク
Research Abstract

本研究は、1.タンパク質の適応進化の推定、2.集団遺伝と系統地理、3.発現プロファイル・SNP データの解析を3つの柱として、急速に充実してきている時空間情報を利用した統計遺伝学モデルの開発を行うことを目的とした。1では、非同義・同義置換速度比ωで規定されるマルコフモデルで遺伝子配列データの尤度を表現する。ωについて多様化圧・中立・純化圧の3状態を仮定し、イジングモデルにより状態の空間集積性を表現する事前分布を構築した。熱力学的積分で得られた周辺尤度を最大化することにより、状態の空間集積性の強さを求める方法を開発し、インフルエンザHAで妥当性を検証した。2では世界中からサンプリングされた熱帯熱マラリアについて、遺伝的多様度の空間分布を分析した。アフリカからの距離に応じて遺伝的多様度が減衰するパターンを離接局所集団への移住と局所集団のロジスティック成長からなる飛び石モデルで説明し、近似ベイズ計算により宿主であるヒトの伝搬に伴いマラリアが生息域を広げる速度、局所集団の環境収容量を推定した。3では自閉症のケースコントロール研究における稀なコピー数多型を分析した。遺伝子ネットワーク上の連結部分グラフとその補集合のリスクの有意差を表現する統計量を開発し、これを最大化させることで、有意に関連する連結部分グラフを抽出する方法を開発した。これらは前年度までにほぼ完成し、論文化も進められてきていたが、本年度は計算負荷の高い課題1において並列化計算で周辺尤度の信頼性を確認し、論文化を進めた。また課題3では、表現型の節を核に最大エントロピー法により極大連結グラフを構成するという着想を得た。これらの成果は、本年8月に香港で開催される第59回世界統計会議(WSC2013)の招待論文セッション「The diversity of biometry(生物統計学の多様性)」で報告する予定である。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] Molecular and morphological evidence of hybridization between native Ruditapes philippinarum and the introduced Ruditapes form in Japan.2013

    • Author(s)
      Kitada, S., Fujikake, C., Asakura, Y., Yuki, H., Nakajima, K., Vargas, K. M., Kawashima, S., Hamasaki, K., and Kishino, H.
    • Journal Title

      Conservation Genetics

      Volume: published online Pages: in press

    • DOI

      10.1007/s10592-013-0467-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Codon pairs of the HIV-1 vif gene correlate with CD4+ T cell count2013

    • Author(s)
      Bizinoto, M. C., Yabe, S., Leal, É., Kishino, H., de Oliveira Martins, L., de Lima, M., L., Morais, E., R., Diaz, R. S., and Janini, L. M.
    • Journal Title

      BMC Infectious Diseases

      Volume: accepted Pages: accepted

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ウイルスタンパク質変異にかかる多様化圧の空間分布2013

    • Author(s)
      渡部輝明,岸野洋久
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 第60 巻第2号 Pages: 305-316

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coevolution and hierarchical interactions of Tomato mosaic virus and the resistance gene Tm-12012

    • Author(s)
      Ishibashi, K., Mawatari, N., Miyashita, S., Kishino, H., Meshi, T., and Ishikawa, M
    • Journal Title

      PLoS Pathogen

      Volume: 8(10) Pages: e1002975

    • DOI

      DOI:10.1371/journal.ppat.1002975

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] β-empirical Bayes inference and model diagnosis of microarray data2012

    • Author(s)
      Mollah,M. M. H., Mollah, M. N. H., and Kishino, H
    • Journal Title

      BMC Bioinformatics

      Volume: 13 Pages: 135

    • DOI

      DOI:10.1186/1471-2105-13-135

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Taxon Influence Index: assessing taxon-induced incongruities in phylogenetic inference.2012

    • Author(s)
      Mariadassou, M., Bar-Hen, A., and Kishino, H.
    • Journal Title

      Systematic Biology

      Volume: 61 Pages: 337-345

    • DOI

      10.1093/sysbio/syr129

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detailed analysis of Japanese population substructure with a focus on the Southwest Islands of Japan.2012

    • Author(s)
      Nishiyama, T., Kishino, H., Suzuki, S., Ando, R., Niimura, H., Uemura, H., Horita, M., Ohnaka, K., Kuriyama, N., Mastuo, K., Guang, Y., Wakai, K., Hamajima, N., and Tanaka, H.
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 7(4) Pages: e35000

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0035000

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] タンパク質適応進化の時空間モデル2012

    • Author(s)
      渡部輝明,岸野洋久
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 第60 巻第1号 Pages: 27-36

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ウイルスゲノムの適応進化:タンパク質立体構造に基づくウイルス適応度地形の解析.2012

    • Author(s)
      渡部輝明,岸野洋久
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 第52巻 Pages: 146-147

  • [Presentation] Spatiotemporal Modeling to Measure the Effects of Mutations and Selection Pressures2013

    • Author(s)
      Kishino, H., Watabe, T., Nakamichi, R., and Kitada, S.
    • Organizer
      The 59th World Statistics Congress
    • Place of Presentation
      香港、中華人民共和国
    • Year and Date
      2013-08-25
  • [Presentation] 遺伝的アルゴリズムとグラフィカルモデリングによる遺伝子ネットワークのモジュール構造と発現形質

    • Author(s)
      中道礼一郎,岸野洋久,北田修一
    • Organizer
      日本計量生物学会
    • Place of Presentation
      統計数理研究所(東京都)
  • [Presentation] Detection of irregular patterns of gene expression and diagnose the model based on β-weight

    • Author(s)
      Mollah, M. M. H., Mollah, M. H. N., and Kishino, H.
    • Organizer
      日本計量生物学会
    • Place of Presentation
      統計数理研究所(東京都)
  • [Presentation] Estimating species divergence times with molecular sequence data but without fossils.

    • Author(s)
      Lee, H-J., Kishino, H., and Thorne, J. L.
    • Organizer
      Society of Molecular Biology and Evolution
    • Place of Presentation
      ダブリン、アイルランド
  • [Presentation] 階層ベイズモデルによるタンパク質にかかる多様化圧の時空間集積性の推定

    • Author(s)
      渡部輝明, 岸野洋久
    • Organizer
      日本進化学会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都)
  • [Presentation] Genetic bottlenecks in cell-to-cell movement and single-cell infections of plant viruses.

    • Author(s)
      Miyashita, S., Ishibashi, K., Kishino, H., and Ishikawa, M.
    • Organizer
      日本進化学
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都)
  • [Presentation] Inference of direct effect and module structure of transcriptome behind phenotype via graphical modelling.

    • Author(s)
      Nakamichi, R., Kishino, H., and Kitada, S.
    • Organizer
      International Biometric Conference
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県)
  • [Presentation] 質的付加情報を利用した遺伝子発現有向グラフの定量的推定

    • Author(s)
      中道礼一郎,岸野洋久,北田修一
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
  • [Presentation] α,β,γ- diversity of fish communities around Taiwan

    • Author(s)
      陳虹諺,岸野洋久
    • Organizer
      日本水産学会
    • Place of Presentation
      水産大学校(山口県)
  • [Presentation] グラフィカルモデリングによる遺伝子発現と内分泌のネットワーク構造推定

    • Author(s)
      中道礼一郎,岸野洋久,北田修一
    • Organizer
      日本水産学会
    • Place of Presentation
      水産大学校(山口県)
  • [Presentation] グラフィカルモデリングによる遺伝子と内分泌の発現ネットワーク推定:ベニザケの産卵回帰メカニズム

    • Author(s)
      中道礼一郎,岸野洋久,北田修一
    • Organizer
      サケ学研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
  • [Presentation] Genetic diversity of fish communities around Taiwan and their spatio-temporal variations.

    • Author(s)
      陳虹諺,岸野洋久
    • Organizer
      日本生態学会
    • Place of Presentation
      •静岡県コンベンションアーツセンター(静岡県)
  • [Presentation] Is phylogenetic diversity a sensitive measure to monitor the effect of climate change?

    • Author(s)
      陳虹諺,岸野洋久
    • Organizer
      日本水産学会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学(東京都)
  • [Presentation] タイセイヨウサケの初期発生における遺伝子発現の連鎖構造の推定

    • Author(s)
      中道礼一郎,岸野洋久,北田修一
    • Organizer
      日本水産学会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学(東京都)

URL: 

Published: 2014-07-24  

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