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2014 Fiscal Year Research-status Report

データウェアハウスとタンパク質予測情報を組み合わせた創薬標的探索システムの開発

Research Project

Project/Area Number 25430186
Research Institution独立行政法人医薬基盤研究所

Principal Investigator

水口 賢司  独立行政法人医薬基盤研究所, 創薬基盤研究部, プロジェクトリーダー (50450896)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsデータベース / 創薬ターゲット / タンパク質相互作用
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、申請者がこれまでに開発した創薬プロセス初期における探索研究を支援する統合データウェアハウスTargetMineと、個々のタンパク質の機能や相互作用を予測する方法を統合し、可能な限りインシリコで創薬ターゲット及びバイオマーカーの探索を行なう次世代創薬支援システムプロトタイプの構築を目的としている。

本年度は、TargetMineを拡充し、より一般的な創薬支援のためのデータ解析プラットフォーム構築を目指した研究を行った。具体的には、疾患、医薬品(開発化合物)、メカニズムの3領域で、これまで含まれていなかった化合物アッセイ情報や組織特異的遺伝子発現情報を取り込むとともに、遺伝子群に対して生物学的意味付けを行なう際、多数のパスウェイや機能注釈が乱立する問題を解決するため、パスウェイのクラスタリングや、結果の解釈を支援する可視化と自動化を導入した(Chen et al., PLoS ONE 2014)。

一方で、2つのアミノ酸配列が与えられたときに、それらが相互作用するかどうかを予測する方法PSOPIAを完成し(Murakami & Mizuguchi, BMC Bioinformatics 2014)、TargetMineとの統合の基盤を確立した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

26年度に予定した計画のうち、既知機能情報とdruggabilityやネットワーク中心性などを組み合わせた候補遺伝子優先順位付けの手順化を完了した。予定には入れていなかった、パスウェイのクラスタリング(Chen et al., PLoS ONE 2014)や、その具体的な応用としてのアミロイド前駆体タンパク質の制御機構解明(Camargo et al., PLoS ONE 2015)についても達成した。また、前年度から引き続き実施していた、アミノ酸配列のみからタンパク質間相互作用を予測する方法PSOPIAの開発を完了し(Murakami & Mizuguchi, BMC Bioinformatics 2014)、与えられた1つのタンパク質と相互作用する可能性の高いタンパク質をデータベース中からすべて抽出する計算が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

2つ以上の実験結果が存在するなどの理由から、高信頼度と考えられるタンパク質間相互作用データセットを訓練データセットとして、PSOPIA法のパラメータを再設定する。訓練データセット以外のヒトタンパク質のペア全てについて、それらが相互作用するかどうかの網羅的な予測を行い、実験・計算ともにサポートがあるタンパク質ペア、実験データは存在するが計算スコアが低いペア、実験データは存在しないが計算スコアが高く新規の相互作用の可能性があるペア、等に分類する。この結果をTargetMineに格納する。同時に、タンパク質間相互作用以外の予測情報についても、TargetMineと統合する。

さらに、これまでに開発した要素技術を組み合わせて、創薬ターゲットやバイオマーカー探索のワークフローの形に統合したシステムを構築する。このシステムを呼吸器疾患モデル動物、自然免疫活性化シグナル伝達経路など、申請者が現在関わっている具体的な実験データ解析に応用する。

Causes of Carryover

当該年度の計画達成に向けて購入した計算サーバ1台が、当初予定より安価に調達できたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

保有サーバーの台数が増えた分、コンピュタークラスタ管理の費用が増大するため、当初予定の人件費、旅費に加えて、コンピュータ管理費用負担として使用することを計画している。

  • Research Products

    (30 results)

All 2014 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Crystal structure of FtsA from Staphylococcus aureus.2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Fujita J., Maeda Y., Nagao C., Tsuchiya Y., Miyazaki Y., Hirose M., Mizohata E., Matsumoto Y., Inoue T., Matsumura H.
    • Journal Title

      FEBS letters

      Volume: 588 Pages: 1879-85

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2014.04.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Homology-based prodection of interactions between proteins using Averaged One-Dependence Estimators2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Murakami Y.
    • Journal Title

      BMC bioinformatics

      Volume: 15 Pages: 213

    • DOI

      10.1186/1471-2105-15-213

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Brefeldin A-inhibited guanine nucleotide-exchange protein 3 (BIG3) is predicted to interact with its partner through an ARM-type α-helical structure2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Chen Y. A., Murakami Y., Ahmad S., Yoshimaru T., Katagri T.
    • Journal Title

      BMC Res Notes

      Volume: 7 Pages: 435

    • DOI

      10.1186/1756-0500-7-435

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-resolution modeling of antibody structures by a combination of bioinformatics, expert knowledge, and molecular simulations2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Yamashita K., Tsuchiya Y., Sarmiento J., Liang S., Morokata T., Higo J., Standley D. M., Nakamura H.
    • Journal Title

      Proteins

      Volume: 82 Pages: 1624-35

    • DOI

      10.1002/prot.24591

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dextran sulfate-resistant A/Puerto Rico/8/34 influenza virus is associated with the emergence of specific mutations in the neuraminidase glycoprotein.2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Yamada H., Nagao C., Haredy A. M., Mori Y., Yamanishi K., Okamoto S.
    • Journal Title

      Antiviral research

      Volume: 111 Pages: 69-77

    • DOI

      10.1016/j.antiviral.2014.09.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Altered Actions of Memantine and NMDA-Induced Currents in a New Grid2-Deleted Mouse Line.2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Kumagai A., Fujita A., Yokoyama T., Nonobe Y., Hasaba Y., Sasaki T., Itoh Y., Koura M., Suzuki O., Adachi S., Ryo H., Kohara A., Tripathi L.P.,Sanosaka M., Fukushima T., Takahashi H., Nomura T., Matsuda J., Tabata T., Takemori H.
    • Journal Title

      Genes(Brasel)

      Volume: 5 Pages: 1095-114

    • DOI

      10.3390/genes5041095

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Integrated pathway clusters with coherent biological themes for target prioritisation.2014

    • Author(s)
      Chen YA.,Tripathi LP.,Dessailly BH.,Nyström-Persson J.,Ahmad S.,Mizuguchi K.,
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 9 Pages: e99030

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0099030

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 計算生物学によるシステムの理解から創薬へ、2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Journal Title

      生命科学から創薬へのイノベーション

      Volume: 1 Pages: 82-88

  • [Journal Article] Sagace 創薬・疾患研究のためのデータベース横断検索サービス2014

    • Author(s)
      水口賢司、伊藤真和吏
    • Journal Title

      今日から使える!データベース・ウェブツール達人になるための実践ガイド

      Volume: 1 Pages: 60-61

  • [Presentation] 計算生物学によるシステムの理解から創薬へ2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Organizer
      第2回 関西ライフサイエンス・リーディングサイエンティストセミナー
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2014-12-15
    • Invited
  • [Presentation] 計算生物学による創薬を目指して2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Organizer
      IPABシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-12-05
  • [Presentation] 創薬・疾患研究のたまのビッグデータ探索2014

    • Author(s)
      水口賢司、 坂手龍一、深川明子、五十嵐芳暢、長尾知生子、陳怡安、伊藤真和吏
    • Organizer
      第37回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-11-25
  • [Presentation] 乳癌細胞増殖の分子機構解明から創薬へ:タンパク質構造と相互作用予測による主導2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Organizer
      CBI学会2014年大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-10-29
  • [Presentation] Adjuvant Database Project: comprehensive transcriptome analysis in animal models2014

    • Author(s)
      Aoshi T., Nakatsu N., Igarashi Y., Wijaya E., Ito J., Kishishita N., Standley D., Yamada H., Mizuguchi K., Ishii K.,
    • Organizer
      Keystone Symposium on The Modes of Action of Vaccine Adjuvants
    • Place of Presentation
      Seattle, Washington, USA,
    • Year and Date
      2014-10-08
  • [Presentation] アジュバントデータベースの開発とトキシコゲノミクスデータの統合に向けて2014

    • Author(s)
      水口賢司、五十嵐芳暢、山田弘、石井健、Nystrom J.,
    • Organizer
      トーゴ-の日シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-10-05
  • [Presentation] 創薬・疾患研究のための生物資源・疫学研究データベースの開発2014

    • Author(s)
      水口賢司、深川明子、坂手龍一、山田弘、増井徹、塩谷恭子、松田潤一郎、宮本恵宏、松山晃文
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-10-05
  • [Presentation] Integrated pathway clusters for gene set analysis and target prioritization2014

    • Author(s)
      陳怡安, Tripathi L., Dessailly B.H., Nystrom J., Ahmad S., 水口賢司,
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム2014
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-10-05
  • [Presentation] 創薬・疾患研究のためのデータベース横断検索システム Sagace2014

    • Author(s)
      伊藤真和吏, 森田瑞樹, 五十嵐芳暢, 陳怡安, 長尾知生子, 深川明子, 坂手龍一, 水口賢司
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム2014
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-10-05
  • [Presentation] Elucidation of antigen recognition by antibodies toward the development of a method for antibody design2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Tsuchiya Y.
    • Organizer
      生命医薬情報学連合大会2014年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2014-10-02
  • [Presentation] 抗体デザイン手法の開発に向けた抗原認識機構の解明2014

    • Author(s)
      水口賢司、土屋裕子
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2014-09-27
  • [Presentation] The Potential of Serum miRNA Signatures to Understand the Immune Responses to Influenza Vaccines Diseases, Systems Biology of Infectious Diseases2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Ito J., Ishii J.
    • Organizer
      Systems Biology of Infectious Diseases,
    • Place of Presentation
      Seattel, WA,USA
    • Year and Date
      2014-08-18
  • [Presentation] Methods for the Integration of structure based and ligand based approaches to screen ‘Yes kinase inhibitors’2014

    • Author(s)
      Prathipati P., Ito J., Tsuchiya Y., Mizuguchi K.
    • Organizer
      Level-5
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2014-07-18
    • Invited
  • [Presentation] Tosygates トキシコゲノミクスデータ解析プラットフォームの実装2014

    • Author(s)
      水口賢司,五十嵐芳暢, Nystrom J., 森田瑞樹,伊藤真和吏,中津則之,山田弘
    • Organizer
      第41回日本毒性学会学術年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2014-07-03
  • [Presentation] 抗体デザイン手法の開発に向けた抗原認識機構の解明2014

    • Author(s)
      水口賢司、土屋裕子
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-06-26
  • [Presentation] Kotai Antibody Builder: Automated, high-resolution structural modeling of antibodies2014

    • Author(s)
      Yamashita K., Ikeda K., Sarmiento J., Liang S., Tsuchiya Y., Mizuguchi K., Higo J., Nakamura H., Shirai H., Standley D. M.
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-06-26
  • [Presentation] Identification Of Anti-Myxovirus Resistance Protein-1 Autoantibody As A Specific Marker For Idiopathic Nonspecific Interstitial Pneumonia2014

    • Author(s)
      Mizuguchi K., Kida H., Nishikawa H., Tripathis L., Ihara S., Arai T., Hirose M., Tada Y., Suenaga T., Mori M., Yano Y., Arase H., Sakaguchi S., Inoue Y., Kumanogoh A.
    • Organizer
      EULAR 2014
    • Place of Presentation
      Paris
    • Year and Date
      2014-06-12
  • [Presentation] Toxygates: Applying a Toxicology Software Platform to Wheat 'omics2014

    • Author(s)
      Igarashi Y., Morita M., Ito M., Nakatsu N., Yamada H., Mizuguchi K.
    • Organizer
      Plant&Genome Asia 2014
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2014-05-19
  • [Presentation] バイオインフォマティクスによるシステムの理解から創薬へ2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Organizer
      徳島大学 疾患プロテオゲノム研究センター
    • Place of Presentation
      徳島
    • Year and Date
      2014-05-16
    • Invited
  • [Presentation] Computational and systems approaches to early stage drug discovery2014

    • Author(s)
      水口賢司
    • Organizer
      中国科学院 上海生命科学研究院
    • Place of Presentation
      上海(中国)
    • Year and Date
      2014-05-06
    • Invited
  • [Remarks] Mizuguchi Lab Research

    • URL

      http://mizuguchilab.org/research

URL: 

Published: 2016-05-27  

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