配列情報に潜む規則性の発見

• 研究課題/領域番号: 12208002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中井 謙太 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (60217643)
• 研究分担者: 丸山 修 九州大学, 大学院・数理学研究院, 助教授 (20282519) ; 宮野 悟 東京大学, 医科学研究所, 教授 (50128104)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 32,400千円 (直接経費: 32,400千円); 2002年度: 15,400千円 (直接経費: 15,400千円); 2001年度: 17,000千円 (直接経費: 17,000千円)
• キーワード: ゲノム配列解析 / RNAスプライシング / 転写制御領域 / 転写開始点 / モチーフ / DNAモチーフ抽出 / 局在化シグナル / 完全長cDNA / レギュロン予測 / アミノ酸配列解析 / 知識発見科学 / 膜タンパク質 / トポロジー形成能 / 低疎水性貫通部位

研究概要

(1)RNAスプライシングでいかにして長大なイントロンが正確に認識されるのかを説明するIntrasplicingという仮説を提唱し、これを計算機実験によって検証を試みた。Intrasplicingとは、短いイントロンの切除を複数回繰り返すことによって、結果的に長大なイントロンを切断するという仮説である。
(2)原核生物転写制御領域を近縁種間で網羅的に比較することにより、種々の生物について、保存領域を抽出し、さらにそれらが微生物界でどこまで存在するかを現在網羅的に探素中であり、遠くない将来にデータベース化して公開する準備を進めている。また、異なる遺伝子間に同時に存在する保存領域を探索することにより、共制御遣伝子群(レギュロン)を配列から予測する試みも行っている。
(3)菅野研究室(東大医科研)との共同研究で、ヒトをはじめとする種々の生物種において、各遺伝子の転写開始点を詳細に解析した。その結果、転写開始点は非常にきっちり決められているもの、かなりゆらぎのあるもの、エキソン構造まで変わる選択的プロモーターに依存するものの3種がだいたい同じ程度の量比で存在することがわかった(投稿準備中)。
(4)その他、共通モチーフ抽出支援ツールMelinaの改良、ゲノムデータに基づく仮説モデル間の類似度に基づく構造的関係性の解析、文字列と数値のペアからなるデータを与えられた時に、「文字列中にパターンがある/ない」と「数値」との間の相関が最も高いパターンを求める、という問題の効率的なアルゴリズムの開発などを行った。

研究成果

• [文献書誌] Ott, S.: "Intrasplicing : analysis of long intron sequences"Proc. Pacific Symposium on Biocomputing. 8. 339-350 (2003)
• [文献書誌] Poluliakh, N.: "MELINA : motif extraction from promoter regions of potentially co-regulated genes"Bioinformatics. 19(3). 423-424 (2003)
• [文献書誌] Maruyama, O.: "Toward Drawing an Atlas of Hypothesis Classes : Approximating a Hypothesis via Another Hypothesis Model"Proc. 5th International Conference of Discovery Science. 220-232 (2002)
• [文献書誌] Bannai, H.: "A String Pattern Regression Algorithm and Its Application to Pattern Discovery in Long Introns"Genome Informatics. 13. 3-11 (2002)
• [文献書誌] Nakai, K.: "Langel (ed.) Cell-Penetrating Peptides Processes and Applications (Chapter 14)"CRC Press. 295-324 (2002)
• [文献書誌] Hishigaki, H.: "Assessment of prediction accuracy of protein function from protein-protein interaction data"Yeast. 18・6. 523-531 (2001)
• [文献書誌] Yada, T.: "A novel bacterial gene-finding system with top-class accuracy in locating start codons"DNA Research. 8・3. 97-106 (2001)
• [文献書誌] Naoki, K.: "Prediction of in vivo fates of proteins in the era of genomics and proteomics"Journal of Structural Biology. 134・2/3. 106-116 (2001)
• [文献書誌] Terai, G.: "Prediction of co-regulated genes in Bacillus subtilis on the basis of upstream elements conserved across three closely related species"Genome Biology. 2・11. 0048-1-0048-12 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, Y.: "DBTSS : database of human transcriptional start sites and full-length cDNAs"Nucleic Acids Research. 30・1. 328-331 (2002)
• [文献書誌] Bannai, H: "Extensive feature detection of N-terminal protein sorting signals"Bioinformatics. 18・2. 298-305 (2002)
• [文献書誌] Nakai,K.: "Protein sorting signals and prediction of subcellular localization"Advances in Protein Chemistry. 54. 277-344 (2000)
• [文献書誌] Ishii,T.: "DBTBS : a database of Bacillus subtilis promoters and transcription factors"Nucleic Acids Research. 29・1. 278-280 (2001)
• [文献書誌] Miyano,S.: "Polynomial-time learning of elementary formal systems"New Generation Computing. 18. 217-242 (2000)
• [文献書誌] Maruyama,O.: "Design aspects of discovery systems"IEICE Transactions on Information and Systems. E83-D・1. 61-70 (2000)
• [文献書誌] Bannai,H.: "Views : Fundamental building blocks in the process of knowledge discovery"Proceedings of the 14th International FLAIRS Conference. (印刷中). (2001)