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データ駆動的な位相図の再構成によるゲノム様式変化の理解

Publicly Offered Research

Project AreaGenome modality: understanding physical properties of the genome
Project/Area Number 21H05755
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

前原 一満  九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (90726431)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsクロマチン / 位相図 / ヒストンバリアント / ホッジ分解
Outline of Research at the Start

本計画は、クロマチンの位相図再構成理論の構築と実データによる検証を主軸として遂行する。とりわけ、クロマチン・フローと名付けた、時間情報の計測指標の開発に注力する。フローを産み出す背後のダイナミクスの定性的情報を代表するような「要点」を取り出し、パッチワークで繋ぎ合わせ、データ点上の流れとして擬似的モデルを作成する。さらに、クロマチンへの摂動が与える細胞・組織レベルの表現型を仮想的に評価できる位相図の構築を行う。解析対象は、マウス骨格筋組織の分化・再生モデルや、がん組織を計画している。

Outline of Annual Research Achievements

生命現象としての生や死、増殖、細胞分化、がん化といった質的変化は、多種多数の分子が働く真核細胞の核内に存在するクロマチンの緻密な遺伝子発現制御システムにより実現される。本計画では、ゲノムモダリティ変化を定性的に理解するための情報解析手法開発を目的とする。クロマチンの状態変化を示すクロマチン・フロー計測法を樹立し、離散的ホッジ分解を応用した複雑ダイナミクスの要約法と組み合わせることで、クロマチン状態変化の位相図を構成し、複雑なクロマチン動態の定性的理解を試みる。本年度は、クロマチンの時間変化ダイナミクスを計測するため、独自技術であるChIL-seqを発展させた単一細胞内でゲノムワイドに複数のタンパク質の局在を同時検出したデータ取得を行った。さらに、本計画の目標としていた位相図再構成のために必要な情報解析技術を確立できたため、公開データおよび独自データのデモンストレーションを加えた論文投稿を準備している。また、空間トランスクリプトーム解析技術の共同研究では論文発表を行った。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Photo-isolation chemistry for high-resolution and deep spatial transcriptome with mouse tissue sections2022

    • Author(s)
      Honda Mizuki、Kimura Ryuichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Tanaka Kaori、Ohkawa Yasuyuki、Oki Shinya
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 3 Issue: 2 Pages: 101346-101346

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101346

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Relayed signaling between mesenchymal progenitors and muscle stem cells ensures adaptive stem cell response to increased mechanical load.2021

    • Author(s)
      Kaneshige A, Kaji T, Zhang L, Saito H, Nakamura A, Kurosawa T, Ikemoto-Uezumi M, Tsujikawa K, Seno S, Hori M, Saito Y, Matozaki T, Maehara K, Ohkawa Y, Potente M, Watanabe S, Braun T, Uezumi A, Fukada SI.
    • Journal Title

      Cell Stem Cell.

      Volume: 29 Issue: 2 Pages: 265-280

    • DOI

      10.1016/j.stem.2021.11.003

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discriminative feature of cells characterizes cell populations of interest by a small subset of genes.2021

    • Author(s)
      Fujii T, Maehara K, Fujita M, Ohkawa Y.
    • Journal Title

      PLoS Comput Biol.

      Volume: 17 Issue: 11 Pages: e1009579-e1009579

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1009579

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Modeling population size independent tissue epigenomes by ChIL-seq with single thin sections.2021

    • Author(s)
      Maehara K, Tomimatsu K, Harada A, Tanaka K, Sato S, Fukuoka M, Okada S, Handa T, Kurumizaka H, Saitoh N, Kimura H, Ohkawa Y.
    • Journal Title

      Mol Syst Biol.

      Volume: 17

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] クロマチンのダイナミクスを明かすオミクス解析技術の開発2023

    • Author(s)
      前原一満
    • Organizer
      千葉大学エピゲノム解析セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] データ駆動的な位相図の再構成によるゲノム様式変化の理解2022

    • Author(s)
      前原一満, 原田哲仁, 藤井健, 大川恭行
    • Organizer
      第45回分子生物学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高感度組織エピゲノム解析手法の開発2022

    • Author(s)
      前原一満, 原田哲仁, 藤井健, 大川恭行
    • Organizer
      第81回日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 単一細胞データとホッジ分解による細胞分化を規定するベクトル場の再構築2022

    • Author(s)
      前原一満
    • Organizer
      日本数理生物学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 単一細胞オミクスデータの性能評価から利活用まで2022

    • Author(s)
      前原一満
    • Organizer
      マルチNGSオミクス解析研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 筋組織維持システムの理解に向けたオミクスデータ解析技術の開発2021

    • Author(s)
      前原一満、原田哲仁、藤井健、大川恭行
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 九州大学 トランスクリプトミクス分野ホームページ

    • URL

      https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 単一細胞データ解析ソフトウェア - ddhodge

    • URL

      https://github.com/kazumits/ddhodge

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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