染色体高次構造情報の計算機的再構築および染色体構造と表現型の連関解析

• 研究領域: 染色体オーケストレーションシステム
• 研究課題/領域番号: 15H05979
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
• 研究分担者: 昆 彩奈 京都大学, 医学研究科, 助教 (20772403) ; 吉田 健一 京都大学, 医学研究科, 助教 (50738226)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 95,290千円 (直接経費: 73,300千円、間接経費: 21,990千円); 2019年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2018年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2017年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2016年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2015年度: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
• キーワード: Hi-C法 / 染色体高次構造 / エピゲノム / ゲノム情報 / 染色体構造 / 染色体動態 / 染色体立体構造解析

研究成果の概要

まずオリジナルな解析手法を含めた、4C, Hi-Cなど染色体高次構造解析パイプラインの構築、解析に不可欠な高精度ゲノム配列決定手法の新規開発、ChIP-seqなど各種NGS解析パイプラインの構築を実現した。これらの使用により、酵母からヒト・マウスに至るまで種々の染色体構造解析を実現し、多くの班員と共同研究成果を挙げることに成功した。また骨髄異形成症候群に関する解析では、遺伝子発現調節の異常のメカニズム発見などの成果につながった。一方、開発したパイプラインおよび解析された各種データは、構築した染色体OSプラットフォーム上に様々な公開データとともに格納され、結果を比較閲覧できる体制を整えた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により開発された解析手法およびパイプラインの活用により、種々の高次構造解析データを比較的容易に解析することが可能となり、当該分野の研究発展に寄与することが期待される。これらの手法、パイプラインは、ダウンロードして使用することも可能であるとともに、染色体OSプラットフォームにNGSデータをWWW経由でアップロードすることにより解析できる機能も実装しているため、計算環境が整っていない研究者においても容易に使用することができる。また、染色体OSプラットフォームでは、公開データとともに自身の解析結果を視覚的に確認することが可能であり、新規知見を見出すための手助けとして機能することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of SNP calling methods for closely related bacterial isolates and a novel high-accuracy pipeline: BactSNP (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Dai、Kajitani Rei、Gotoh Yasuhiro、Katahira Katsuyuki、Okuno Miki、Ogura Yoshitoshi、Hayashi Tetsuya、Itoh Takehiko
  • 雑誌名: Microbial Genomics 巻: 5 号: 5
  • DOI: 10.1099/mgen.0.000261
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Platanus-allee is a de novo haplotype assembler enabling a comprehensive access to divergent heterozygous regions. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kajitani R, Yoshimura D, Okuno M, Minakuchi Y, Kagoshima H, Fujiyama A, Kubokawa K, Kohara Y, Toyoda A, Itoh T
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: - 号: 1 ページ: 1702-1702
  • DOI: 10.1038/s41467-019-09575-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3D genomic architecture reveals that neocentromeres associate with heterochromatin regions (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kohei、Komiya Masataka、Hori Tetsuya、Itoh Takehiko、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: 218 号: 1 ページ: 134-149
  • DOI: 10.1083/jcb.201805003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Complete genome sequence and expression profile of the commercial lytic enzyme producer Lysobacter enzymogenes M497-1 (2017)
  • 著者名/発表者名: H Takami, A Toyoda, I Uchiyama, T Itoh, Y Takaki, W.Arai, S Nishi, M Kawai, K Shin-ya, H Ikeda
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 24 ページ: 169-177
  • DOI: 10.1093/dnares/dsw055
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Platanus-allee is a de novo haplotype assembler designed for organisms with highly divergent haplotypes: an update (2020)
  • 著者名/発表者名: Rei Kajitani, Miki Okuno, Hiroyuki Tanaka, Atsushi Toyoda, Takehiko Itoh
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXVIII Conference
• [学会発表] 様々なゲノム解析から見えてきたゲノムの不均一な多様性とその意義 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤武彦
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] ドラフトゲノムの不完全性が遺伝子構造アノテーションに及ぼす影響の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Nakamura, Rei Kajitani, Fumiya Kobayashi, Hideaki Yuasa and Takehiko Itoh
  • 学会等名: 第8回生命医薬情報学連合大会IIBMP2019
• [学会発表] ドラフトゲノムに対応した遺伝子構造アノテーション自動構築パイプラインの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Kobayashi, Rei Kajitani, Miki Okuno, Hideaki Yuasa, Yuta Nakamura and Takehiko Itoh
  • 学会等名: 第8回生命医薬情報学連合大会IIBMP2019
• [学会発表] Hi-Cを用いたネオセントロメア形成に伴う染色体高次構造の変化の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤柾幸，西村浩平，堀哲也，深川竜郎，伊藤武彦
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Y染色体をもたないアマミトゲネズミの遺伝子配列を用いた進化学的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡野真佑，奥野未来，梶谷嶺，黒岩麻里，伊藤武彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 4C-Seqを用いたネオセントロメア形成に伴う染色体高次構造変化の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古宮正隆，西村浩平，堀哲也，深川竜郎，伊藤武彦
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Hi-Cを用いた二倍体出芽酵母の染色体構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 角崎太郎，石毛大輔，岩崎博史，伊藤武彦
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 全ゲノムシークエンスデータに基づいた高精度配列構造変異検出プロトコルの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西村浩平，堀哲也，古宮正隆，伊藤武彦，深川竜郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30