2013 Fiscal Year Annual Research Report
メタゲノム資源からの新規微生物探索とその代謝経路予測による環境浄化システムの解明
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23710242
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
阿部 貴志 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30390628)
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| Keywords | メタゲノム / 一括学習型自己組織化マップ / 連続塩基 / 連続アミノ酸 / 生物系統推定 / タンパク質機能推定 |
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| Research Abstract |
メタゲノム解析により、全地球レベルでの生物生態系の把握を目標にした大規模解析が行われている。メタゲノム配列データは新規性の高い微生物種が優占種となる場合も多く、既知微生物配列との配列相同性検索では、新規微生物種の存在を検出することが困難な場合も多い。ゲノム配列断片の連続塩基組成のみで高精度に分類可能な一括学習型自己組織化マップ（BLSOM）を用いて、メタゲノム配列を対象にした生物系統推定手法の確立、ならびに、次世代シークエンサー由来の配列断片に対する生物系統推定精度の向上に向けた改良を行った。これらの成果を組み込んだソフトウェアPEMSを公開した。PEMSは、公開されている全既生物ゲノムを対象にした大規模BLSOM解析結果を用いて、メタゲノム配列を照合し、配列ごとの生物系統推定、ならびに、その集約結果を取得できる。参照用の大規模BLSOM解析結果については、最新の情報を反映できるよう、更新も行った。共同研究にて、PEMSを活用して、未公開のメタゲノム配列を対象にした生物系統推定結果から微生物群集構造の比較を行い、論文発表も行った。
また、有用遺伝子探索のためのタンパク質機能推定法として、配列相同性検索を補完する異なった原理による推定法として、連続アミノ酸組成に基づくBLSOMに着目した機能推定法の開発・改良を行い、タンパク質機能推定のためのWebシステムを構築した。本システムは、機能既知なアミノ酸配列セットを対象に３つの異なる解析条件で作成したBLSOM解析結果に、利用者にアミノ酸配列を照合し、各々の推定結果を元に判定する多重判定方式で、推定結果を取得することができ、大量なタンパク質アミノ酸配列に対しても簡便に機能推定が可能である。これらを組み合わせることで、メタゲノム配列データから効率的な知識発見に必要な生物系統推定、有用遺伝子探索、ならびに、代謝経路予測が可能となった。
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[Journal Article] Systematization of diversity of protein sequences in enzymes related to secondary metabolic pathways in plants in the context of big data biology inspired by KNApSAcK Motorcycle database.2013
Author(s)
Shun Ikeda*, Takashi Abe*, Yukiko Nakamura, Kibinge Nelson, Aki Hirai Morita, Atsushi Nakatani, Naoaki Ono, Toshimichi Ikemura, Kensuke Nakamura, Md. Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya (*equal contribution).
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Journal Title
Plant and Cell Physiology
Volume: 54
Pages: 711-727
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Rice Annotation Project Database (RAP-DB): An integrative and interactive database for rice genomics.2013
Author(s)
Hiroaki Sakai, Sung Shin Lee, Tsuyoshi Tanaka, Hisataka Numa, Jungsok Kim, Yoshihiro Kawahara, Hironobu Wakimoto, Ching-chia Yang, Masao, Iwamoto, Takashi Abe, Yuko Yamada, Akira Muto, Hachiro Inokuchi, Toshimichi Ikemura, Takashi Matsumoto, Takuji Sasaki, Takeshi Itoh.
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Journal Title
Plant and Cell Physiology
Volume: 54
Pages: e6(1-11)
DOI
Peer Reviewed
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