ヌクレオソーム配置を介した遺伝子発現制御機構の解明：ゲノム高次構造と遺伝子共発現

• 研究課題/領域番号: 15K20863
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ゲノム生物学; 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 青木 裕一 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (40747599)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / 遺伝子共発現 / 遺伝子共発現ネットワーク / ヌクレオソーム / シロイヌナズナ / 共発現データベース / MNase-Seq / RNA-Seq

研究成果の概要

本研究では、モデル植物シロイヌナズナを対象に、遺伝子発現パターンが類似する遺伝子群（共発現遺伝子群）をゲノム情報から推定する手法の開発に取り組んだ。遺伝子発現制御に影響を及ぼす高次のゲノム特徴量としてヌクレオソームポジショニングに着目して解析を進めた結果、転写開始点近傍のヌクレオソーム形成状態が遺伝子の平均発現量に強く影響することや、平均発現量が同程度の遺伝子同士が強く共発現することを明らかにした。さらに、タンパク質コード領域の進化的新旧度とヌクレオソーム形成状態が強く相関することを発見し、遺伝子発現制御と遺伝子機能の両面から遺伝子共発現ネットワークの形成原理を理解するための基盤を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] ATTED-II in 2018: A Plant Coexpression Database based on Investigation of Statistical Property of the Mutual Rank Index. (2018)
  • 著者名/発表者名: Obayashi T, Aoki Y, Tadaka S, Kagaya Y, Kinoshita K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 59 号: 1 ページ: e3-e3
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx191
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Root-knot and cyst nematodes activate procambium-associated genes in Arabidopsis roots (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuka L Yamaguchi, Reira Suzuki, Javier Cabrera, Satoru Nakagami, Tomomi Sagara, Chika Ejima, Ryosuke Sano, Yuichi Aoki, Rocio Olmo Lopez, Tetsuya Kurata, Takeshi Obayashi, Taku Demura, Takashi Ishida, Carolina Escobar, Shinichiro Sawa
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 1195-1195
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.01195
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ATTED-II in 2016: a plant coexpression database towards lineage-specific coexpression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y, Okamura Y, Tadaka S, Kinoshita K, Obayashi T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 57 号: 1 ページ: e5-e5
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv165
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ALCOdb: Gene Coexpression Database for Microalgae. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y, Okamura Y, Ohta H, Kinoshita K, Obayashi T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 57 号: 1 ページ: e3-e3
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv190
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] シロイヌナズナの遺伝子共発現ネットワークにおけるタンパク質細胞内局在の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一, 大林武, 木下賢吾
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Impact of Evolutionary Age on Gene Coexpression and Core Promoter Architecture in A. thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木 裕一, 大林 武, 木下 賢吾
  • 学会等名: 第58回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 植物研究への深層学習の応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 第11回 植物バイオ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 深層学習を用いた遺伝子の機能推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 第35回日本植物細胞分子生物学会 大会
  • 招待講演
• [学会発表] 生物ビッグデータ時代における人工知能の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 仙台プラズマフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子の機能推定における深層学習技術の活用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 第4回東北大学人工知能学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 深層学習を用いた植物分子生物学 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 植物科学シンポジウム2017
  • 招待講演
• [学会発表] 人工知能技術の分子生物学研究への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一
  • 学会等名: 日本農芸化学会中部支部第181回例会
  • 招待講演
• [学会発表] Impact of Evolutionary Age on Gene Coexpression Network and Gene Functional Relationship (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 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（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Impact of evolutionary age on gene coexpression network architecture (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 第5回生命医薬情報学連合大会（IIBMP 2016）
  • 発表場所: 東京国際交流館プラザ平成（東京都・江東区）
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] Effect of Nucleosome Positioning on Gene Co-expression Network in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 第34回 日本植物細胞分子生物学会（上田）大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県・上田市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Gene age determines the fundamental structure of the gene coexpression network (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 24th Annual International conference on Intelligent Systems for Molecular Biology
  • 発表場所: Orlando（USA）
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Gene Coexpression Analysis of Chlamydomonas by Using ALCOdb (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center（Kyoto）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of Genomic Features Associated with Gene Coexpression in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 （盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 遺伝子共発現による機能モジュール探索手法のラン藻への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木 裕一, 大林 武, 木下 賢吾
  • 学会等名: 平成28年度 ラン藻ゲノム交流会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
  • 招待講演
• [学会発表] Involvement of evolutionary age in transcription factor mediated gene regulatory network (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: ISMB2016 RegGenSIG
  • 発表場所: Orlando（USA）
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of Evolutionary Age on Gene Co-expression Network Architecture in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: The 3rd CWRU-Tohoku Joint workshop Collaboration on Data Science Engineering
  • 発表場所: Tohoku University（Sendai, Miyagi）
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship Analysis between Nucleosome Positioning Dynamics and Gene Coexpression (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: BMB2015(第38回日本分子生物学会年会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 藍藻の遺伝子共発現データベース構築の現状と課題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一, 大林武, 木下賢吾
  • 学会等名: 藍藻の分子生物学2015
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（木更津市）
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] Relationship Analysis between 3D Genome Architecture and Gene Coexpression (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会2015年大会
  • 発表場所: 京都大学（宇治市）
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] ALCOdbを用いたクラミドモナスの遺伝子共発現解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一, 大林武, 木下賢吾
  • 学会等名: 第12回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: 中央大学 （東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] ALCOdb: a gene coexpression database for microalgal species (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Aoki, Takeshi Obayashi, Kengo Kinoshita
  • 学会等名: ISMB/ECCB2015
  • 発表場所: Convention Centre Dublin, Ireland
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [学会発表] NGSデータを駆使した非モデル生物の遺伝子共発現解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一, 大林武, 木下賢吾
  • 学会等名: NGS現場の会第四回研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
  • 年月日: 2015-07-02
  • 招待講演
• [学会発表] 微細藻類の遺伝子共発現データベースALCOdbの構築と光合成研究への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一, 大林武, 木下賢吾
  • 学会等名: 第6回日本光合成学会年会
  • 発表場所: 岡山国際交流センター（岡山市）
  • 年月日: 2015-05-22
• [図書] AI導入によるバイオテクノロジーの発展 (2018)
  • 著者名/発表者名: 青木裕一（監修: 植田充美）
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313153
• [備考] 高等植物の遺伝子共発現データベース ATTED-II
  • URL: http://atted.jp
• [備考] 微細藻類の遺伝子共発現データベース ALCOdb
  • URL: http://alcodb.jp