2013 Fiscal Year Research-status Report
高次エピゲノムが生み出す生命情報を読み解く統計解析法の開発
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25730173
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
島村 徹平 東京大学, 医科学研究所, 助教 (00623943)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオインフォマティクス / ベイズモデル / 次世代シークエンサー / 高次クロマチン構造 / エピゲノム |
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| Research Abstract |
エピゲノムによる遺伝子発現制御機構を解明するためには、ヒストン修飾やDNAメチル化などの化学的制御が関与する一次エピゲノム機構に加えて、クロマチン構造変化などの物理的制御が関与する高次エピゲノム機構を解析することが重要である。本研究課題では、統計科学による数理モデリングとスーパーコンピュータによる大規模計算の融合により、クロマチン相互作用を網羅的に測定するChIA-PETから得られる高次エピゲノムデータから、クロマチン交互作用過程を予測するベイズモデルを構築し、高次エピゲノムによる遺伝子発現制御機構を解明するための統計解析法を開発する。平成25年度は以下の二点に進展があった。
① アライメントされたリード配列に確率的要素を取り入れ、クロマチン相互作用過程について、負の二項分布を用いた混合ベイズモデルによる定式化を行った。また、モデルのパラメータの推定法として、ChIA-PETデータ以外に、ChIP-seqによるタンパクの結合やヒストン修飾、FAIRE-seqによるクロマチン開閉領域などのシークエンスデータからの結果を事前分布として表現し、パラメータ推定に取り込むベイズ推定法を導出した。また、シミュレーションデータを用いて、構築されたモデルの有用性を検証した。
② ChIA-PETデータからクロマチン高次構造を推定する方法として、いくつかの統計手法について検討した。解析の結果、ChIA-PETデータによるクロマチン相互作用情報だけでは、高次元構造の再構築が困難であることが確認された。以上の検討を踏まえ、クロマチン相互作用を網羅的に測定する技術として新たにhi-C法から得られるクロマチン相互作用情報について、同様の解析法の適用を試みた。その結果、シミュレーションデータを通じて、hi-C データによるクロマチン相互作用情報については、統計的モデリング手法を用いて、高次元構造の再構築が可能であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で述べたように、平成25年度は本研究課題に必要な要素技術について、順調に研究が進展している。また、連携研究者との共同研究についても順調に進んでおり、今後の成果が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に行った研究成果を踏まえて、モデルとその推定法の改良を行う。また、実データの解析結果について、生物学的考察を行い、高次クロマチン構造データ解析の知見を深め、エピゲノムによる遺伝子発現制御機構の解明につなげる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度に本研究課題の推進に必要なデータベースの基盤整備のために人件費・謝金を計上していたが、申請者自らが整備を行ったため、使用しなかった。また、物品費として大規模データ解析のための方法論を開発するメインのデスクトップPCを計上していたが、東大医科学研究所ヒトゲノム解析センターのスーパーコンピュータシステム上で開発を行ったため、物品費を当初の予定より小規模に抑えることができた。
本研究課題は、連携研究者の協力（実験等）をいかに得るかが問題であり、既に連携関係ができている実験系の研究者に加えて、新たに共同研究を探索する必要がある。そこで、研究成果の発表や情報収集のため、国内外の研究集会に積極的に参加する予定である。また、膨大な量のデータを格納するディスクスペースを用意する必要があるため、すべてのシークエンスデータと計算結果を格納できる大容量ネットワーク接続ストレージを購入予定である。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Systems biology analysis of Drosophila in vivo screen data elucidates core networks for DNA damage repair in SCA12014
Author(s)
Barclay SS, Tamura T, Ito H, Fujita K, Tagawa K, Shimamura T, Katsuta A, Shiwaku H, Sone M, Imoto S, Miyano S, Okazawa H
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Journal Title
Hum Mol Genet
Volume: 23(5)
Pages: 1345-1364
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Recurrent mutations in multiple components of the cohesin complex in myeloid neoplasms2013
Author(s)
Kon A, Shih LY, Minamino M, Sanada M, Shiraishi Y, Nagata Y, Yoshida K, Okuno Y, Bando M, Nakato R, Ishikawa S, Sato A, Nagae G, Nishimoto A, Haferlach C, Nowak D, Sato Y, Alpermann T, Nagasaki M, Shimamura T, et al.
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Journal Title
Nat Genet
Volume: 45(10)
Pages: 1232-1237
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Integrated molecular analysis of clear-cell renal cell carcinoma2013
Author(s)
Sato Y, Yoshizato T, Shiraishi Y, Maekawa S, Okuno Y, Kamura T, Shimamura T, Sato-Otsubo A, Nagae G, Suzuki H, Nagata Y, Yoshida K, Kon A, Suzuki Y, Chiba K, Tanaka H, Niida A, Fujimoto A, Tsunoda T, Morikawa T, Maeda D, Kume H, Sugano S, Fukayama M, Aburatani H, Sanada M, Miyano S, Homma Y, Ogawa S
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Journal Title
Nat Genet
Volume: 45(8)
Pages: 860-867
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Inhibition of histone demethylase JMJD1A improves anti-angiogenic therapy and reduces tumor-associated macrophages2013
Author(s)
Osawa T, Tsuchida R, Muramatsu M, Shimamura T, Wang F, Suehiro J, Kanki Y, Wada Y, Yuasa Y, Aburatani H, Miyano S, Minami T, Kodama T, Shibuya M
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Journal Title
Cancer Res
Volume: 73(10)
Pages: 3019-3028
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plastin3 is a novel marker for circulating tumor cells undergoing the epithelial-mesenchymal transition and is associated with colorectal cancer prognosis2013
Author(s)
Yokobori T, Iinuma H, Shimamura T, Imoto S, Sugimachi K, Ishii H, Iwatsuki M, Ota D, Ohkuma M, Iwaya T, Nishida N, Kogo R, Sudo T, Tanaka F, Shibata K, Toh H, Sato T, Barnard GF, Fukagawa T, Yamamoto S, Nakanishi H, Sasaki S, Miyano S, Watanabe T, Kuwano H, Mimori K, Pantel K, Mori M
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Journal Title
Cancer Res
Volume: 73(7)
Pages: 2059-2069
DOI
Peer Reviewed
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