ゲノムレベルでの遺伝子機能情報の統合化と遺伝子システム解明への応用

• 研究課題/領域番号: 15011229
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 松田 秀雄 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50183950)
• 研究分担者: 坊農 秀雅 埼玉医科大学, 医学部, 助教授 (20364789)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 32,000千円 (直接経費: 32,000千円); 2004年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 2003年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
• キーワード: マイクロアレイ / 代謝経路 / 転写因子 / 転写因子結合配列 / 遺伝子制御ネットワーク / 遺伝子配列解析 / クラスタリング / DNAチップ / 配列モチーフ / ゲノム情報解析 / 機能注釈 / cDNA / モチーフ / 代謝パスウェイ

研究概要

数多くの生物種のゲノムから遺伝子に関するデータが大量に得られつつあるが、依然として多くの遺伝子についてその機能が未知となっている。この理由としては、遺伝子の機能に関する情報が体系的に整備されておらず利用しづらい、遺伝子の集合を相互の配列相同性や発現プロファイルの類似性から機能的に関連した遺伝子のグループである遺伝子ファミリに分類するための手法が確立されていない、などがあった。そこで本研究では、遺伝子の機能をより明確に特徴付ける情報の体系的抽出法の開発と、抽出された遺伝子機能情報をゲノムのレベルで体系的整備する手法の開発を行うことで、遺伝子の相互作用を中心とした遺伝子システムの解明に結びつけることを目指した。
遺伝子発現プロファイルからのベイジアンネットワークによる遺伝子制御ネットワークの推定で、発現の類似性だけでなくGene Ontologyの機能分類を考慮してネットワークのモジュール推定を行うことにより、得られるネットワークの精度を高めることができた。KEGGの代謝経路データベースにマイクロアレイ上の遺伝子をマッピングし、マイクロアレイデータと合わせて解釈する仕組みを構築し、マウスにおけるトリプトファン分解経路の解析をコンピュータ上で行い、代替経路の存在を予測した。
また、これまで結合配列が知られている転写因子結合配列に関して、ゲノム中に数千から数十万存在すると期待されるその予測結合サイトを複数の検索手段によりゲノムスケールで同定する解析パイプラインSayaMatcherを構築した。それらの同定した転写因子結合配列とそのゲノム上の場所を既存のゲノムブラウザ上で閲覧可能とするDAS(Distdbuted Annotation System)サーバーを構築し、ゲノム上に付けられた他のゲノムアノテーションと比較解析することを容易にした。

研究成果

• [雑誌論文] SayaMatcher : genome scale organization and systematic analysis of nuclear receptor response elements (2005)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Gene 364 ページ: 74-78
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The study of metabolic pathways in tumors based on the transcriptome (2005)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Seminars in Cancer Biology 15 ページ: 290-299
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SayaMatcher : genome scale organization and systematic analysis of nuclear receptor response elements (2005)
  • 著者名/発表者名: Bono, H.
  • 雑誌名: Gene 364 ページ: 74-78
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The study of metabolic pathways in tumors based on the transcriptome (2005)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Okazaki, Y.
  • 雑誌名: Seminars in Cancer Biology 15(4) ページ: 290-299
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] MaXML : Mouse Annotation XML (2004)
  • 著者名/発表者名: Kasukawa T
  • 雑誌名: In Silico Biology 4 ページ: 7-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Graph-based Clustering for Finding Distant Relationships in a Large Set of Protein Sequences (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawaji H
  • 雑誌名: Bioinformatics 20 ページ: 243-252
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of consensus androgen response elements in human prostate cancer cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Horie-Inoue K
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 325 ページ: 1312-1317
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 遺伝子の機能分類を利用した遺伝子制御ネットワーク推定手法 (2004)
  • 著者名/発表者名: 瀧浩平
  • 雑誌名: 情報科学技術レターズ 3 ページ: 23-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Biased Biological Functions of Horizontally Transferred Genes in Prokaryotic Genomes (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y
  • 雑誌名: Nature Genetics 36 ページ: 760-766
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] MaXML : Mouse Annotation XML (2004)
  • 著者名/発表者名: Kasukawa, T., Bono, H., Hayashizaki, Y., Okazaki, Y., Matsuda, H.
  • 雑誌名: In Silico Biology 4(3) ページ: 7-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Graph-based Clustering for Finding Distant Relationships in a Large Set of Protein Sequences (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawaji, H., Takenaka, Y., Matsuda, H.
  • 雑誌名: Bioinformatics 20(2) ページ: 243-252
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of consensus androgen response elements in human prostate cancer cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Horie-Inoue, K., Bono, H., Okazaki, Y., Inoue, S.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 325(4) ページ: 1312-1317
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inference method of gene regulatory networks using gene functional classification (2004)
  • 著者名/発表者名: Taki, K., Teramoto, R., Takenaka, Y., Matsuda, H.
  • 雑誌名: Information Technology Letters 3 ページ: 23-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biased Biological Functions of Horizontally Transferred Genes in Prokaryotic Genomes (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., Itoh, T., Matsuda, H., Gojobori, T.
  • 雑誌名: Nature Genetics 36(7) ページ: 760-766
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biased biological functions of horizontally transferred genes in prokarvotic genomes (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, T.I toh, H.Matsuda, T.Goiobori.
  • 雑誌名: Nature Genetics 36・7 ページ: 760-766
• [雑誌論文] 遺伝子の機能分類を利用した遺伝子制御ネットワーク推定手法 (2004)
  • 著者名/発表者名: 瀧浩平, 寺本礼仁, 竹中要一, 松田秀雄
  • 雑誌名: 情報科学技術レターズ 3 ページ: 23-24
• [雑誌論文] Architecture of a Grid-Enabled Research Platform with Location-Transparency for Bioinformatics (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Kido S.Date S.Takeda S.Hatano J.Ma S.Shimoio H.Matsuda
  • 雑誌名: Genome Informatics l5・2 ページ: 3-12
  • NAID: 130003997344
• [雑誌論文] A Method for Clustering Expression Data Based on Graph Structure (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Seno R.Teramoto Y.Takenaka, H.Matsuda
  • 雑誌名: Genome Informatics 15・2 ページ: 151-160
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of consensus androgen response elements in human prostate cancer cells (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Horie-Inoue, H.Bono, Y.Okazaki, S.Inoue
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 325・4 ページ: 1312-1317
• [雑誌論文] Comprehensive analysis of the mouse metabolome based on the transcriptome (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Genome Research 13 ページ: 1345-1349
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Clustering Method for Comparative Analysis between Genomes and Pathways (2003)
  • 著者名/発表者名: Miyake S
  • 雑誌名: 8th International Conference on Database Systems for Advanced Applications (DASFAA 2003) ページ: 327-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Systematic expression profiling of the mouse transcriptome using RIKEN cDNA microarrays (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Genome Research 13 ページ: 1318-1323
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mouse Proteome Analysis (2003)
  • 著者名/発表者名: Kanapin A
  • 雑誌名: Genome Research 13 ページ: 1335-1344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] FANTOM-DB : マウスcDNA機能アノテーションデータベース (2003)
  • 著者名/発表者名: 坊農秀雅
  • 雑誌名: 生化学 75 ページ: 149-152
  • NAID: 10010528069
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] マイクロアレイ・DANチップデータを活用する (2003)
  • 著者名/発表者名: 坊農秀雅
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 48 ページ: 167-172
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comprehensive analysis of the mouse metabolome based on the transcriptome. (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Nikaido, I., Kasukawa, T., Hayashizaki, Y., Okazaki, Y., RIKEN GER Group ; GSL Members
  • 雑誌名: Genome Research 13(6b) ページ: 1345-1349
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Clustering Method for Comparative Analysis between Genomes and Pathways (2003)
  • 著者名/発表者名: Miyake, S., Tohsato, Y., Takenaka, Y., Matsuda, H.
  • 雑誌名: 8th International Conference on Database Systems for Advanced Applications DASFAA2003 ページ: 327-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Systematic expression profiling of the mouse transcriptome using RIKEN cDNA microarrays (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Yagi, K., Kasukawa, T., Nikaido, I., Tominaga, N., Miki, R., Mizuno, Y., Tomaru, Y., Goto, Nitanda, H., Shimizu, D., Makino, H., Morita, T., Fujiyama, J., Sakai, T., Shimoji, T., Hume, D.A., Hayashizaki, Y., Okazaki, Y., RIKEN GER Group ; GSL Members
  • 雑誌名: Genome Research 13(6b) ページ: 1318-1323
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mouse Proteome Analysis (2003)
  • 著者名/発表者名: Kanapin, A., Batalov, S., Davis, M.J., Gough, J., Grimmond, S., Kawaji, H., Magrane, M., Matsuda, H., Schoenbach, C., Teasdale, R.D., RIKEN GER Group, GSL Members, Yuan, Z.
  • 雑誌名: Genome Research 13(6b) ページ: 1335-1344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] FANTOM-DB : database of functional annotation of RIKEN mouse cDNA clones (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono H, Kasukawa T, Furuno M, Hayashizaki Y, Okazaki Y.
  • 雑誌名: Seikagaku 75(2) ページ: 149-152
  • NAID: 10010528069
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Introduction to the practical analysis of DNA microarray data (2003)
  • 著者名/発表者名: Bono H, Nakao MC.
  • 雑誌名: Tanpakushitsu Kakusan Koso. 48(2) ページ: 167-172
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] READ : RIKEN Expression Array Database (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 30 ページ: 211-213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] FANTOM DB : database of Functional Annotation of RIKEN Mouse cDNA Clones (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 30 ページ: 116-118
  • NAID: 10010528069
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Exploration of Novel Motifs derived from Mouse cDNA sequences (2002)
  • 著者名/発表者名: Kawaji H
  • 雑誌名: Genome Research 12 ページ: 367-378
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional transcriptomes : comparative analysis of biological pathways and processes in eukaryotes to infer genetic networks among transcripts (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono H
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 12 ページ: 355-361
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] READ : RIKEN Expression Array Database Nucleic (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Kasukawa, T., Hayashizaki, Y., Okazaki, Y.
  • 雑誌名: Acids Research 30 ページ: 211-213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] FANTOM DB : database of Functional Annotation of RIKEN Mouse cDNA Clones (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Kasukawa, T., Furuno, M., Hayashizaki, Y., Okazaki, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 30 ページ: 116-118
  • NAID: 10010528069
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Exploration of Novel Motifs derived from Mouse cDNA sequences (2002)
  • 著者名/発表者名: Kawaji, H., Schoenbach, C., Matsuo, Y., Kawai, J., Okazaki, Y., Hayashizaki, Y., Matsuda, H.
  • 雑誌名: Genome Research 12(3) ページ: 367-378
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Functional transcriptomes comparative analysis of biological pathways and processes in eukaryotes to infer genetic networks among transcripts (2002)
  • 著者名/発表者名: Bono, H., Okazaki Y.
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 12 ページ: 355-361
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An Application of a Pathway Alignment Method to the Analysis of Metabolic Pathways (2001)
  • 著者名/発表者名: Tohsato Y
  • 雑誌名: Research Communications in Biochemistry, Cell and Molecular Biology 15 ページ: 179-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An Application of a Pathway Alignment Method to the Analysis of Metabolic Pathways, Research Communications in Biochemistry (2001)
  • 著者名/発表者名: Tohsato, Y., Matsuda, H, Hashimoto, A.
  • 雑誌名: Cell and Molecular Biology 15(3/4) ページ: 179-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Kawaji, et al.: "Graph-based clustering for finding distant relationships in a large set of protein sequences"Bioinformatics. 20・2. 243-252 (2004)
• [文献書誌] T.Kasukawa, et al.: "MaXML : mouse annotation XML"In Silico Biology. 4・3. (2003)
• [文献書誌] A.Kanapin, et al.: "Mouse Proteome Analysis"Genome Research. 13・6B. 1335-1344 (2003)
• [文献書誌] T.Kasukawa, et al.: "Development and Evaluation of an Automated Annotation Pipeline and cDNA Annotation System"Genome Research. 13・6B. 1542-1551 (2003)
• [文献書誌] H.Bono, et al.: "Systematic expression profiling of the mouse transcriptome using RIKEN cDNA microarrays"Genome Research. 13・6B. 1318-1323 (2003)
• [文献書誌] H.Bono, et al.: "Comprehensive analysis of the mouse metabolome based on the transcriptome"Genome Research. 13・6B. 1345-1349 (2003)