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環境中の生育速度を加えた微生物メタゲノム解析とゲノムへの展開

Research Project

Project/Area Number 17J10014
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field System genome science
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

鈴木 真也  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsメタゲノミクス / 統計モデリング / 微生物 / DNA複製 / 生育速度推定 / 円周統計学 / ゲノム科学 / バイオインフォマティクス / 統計学 / ゲノミクス
Outline of Annual Research Achievements

2019年度は2018年度までに開発・評価を経た手法を用いて、微生物の生育動態に関する新規関係性を解明することを目的にしていた。今年度は当初の計画通り、先行研究でシーケンスが完了し利用が可能であった複数のメタゲノムデータに対して手法を適用し、腸内細菌のin situにおけるDNA複製活性度を解析した。具体的な評価対象としては、炎症性腸疾患(クローン病・潰瘍性大腸炎の分別を含む)、新生児とその母、大腸がんの患者から得られたメタゲノムデータが挙げられる。この解析のうち、IBD患者に関する結果では先行研究において観測された結果の再現性が確認され、生体から得られたメタゲノムデータを利用した場合にも既存手法と同等の精度で生育動態を推定することが可能であることが示された。更に乳児と成人に腸内において生息するBifidobacterium属の細菌では、宿主となる個人の年齢と活発に複製する細菌株の間に関係性が確認された。この点は、先行研究で母乳を使ったBificobacterium属細菌の培養で生育速度に違いが見られた点と類似するものであり、ヒトの生育段階に応じて腸内のBifidobateriumが適宜入れ替わることを示唆した。このように、最終年度ではこれまで培養株等のシーケンスデータを用いて評価していた手法を、実際の生体から得られたデータまで拡張・実演した。これは核酸配列のデータから微生物の生育を推定し、より詳細に微生物群集のダイナミクスを解析するための一連の流れの上で意義深いものであると考えられる。更に本年度では、本研究成果に関して査読付き国際誌へ投稿・出版し、複数の国内学会で発表した上で内一つでは優秀口頭発表賞を受賞した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Int'l Joint Research] KU Leuven/Vlaams Instituut voor Biotechnologie(ベルギー)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Probabilistic model based on circular statistics for quantifying coverage depth dynamics originating from DNA replication2020

    • Author(s)
      Shinya Suzuki and Takuji Yamada
    • Journal Title

      PeerJ

      Volume: 8:e8722 Pages: 1-35

    • DOI

      10.7717/peerj.8722

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] DNA複製により生じる染色体DNA配列量動態の確率統計的な解析2020

    • Author(s)
      鈴木真也, 山田拓司
    • Organizer
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Replication dynamics analysis of microbes by whole genome sequence based on directional statistics.2019

    • Author(s)
      Shinya Suzuki and Takuji Yamada
    • Organizer
      日本バイオインフォマティクス学会 2019年年会 第8回 生命医薬情報学連合大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Directional statistics modeling of prokaryotes genome quantity2018

    • Author(s)
      Shinya Suzuki, Takuji Yamada
    • Organizer
      日本微生物生態学会 第32回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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