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分子進化のモデリングと分子系統樹推定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16300089
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 統計科学
研究機関統計数理研究所

研究代表者

長谷川 政美  統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (60011657)

研究分担者 足立 淳  統計数理研究所, モデリング研究系, 助教授 (30370092)
曹 纓  統計数理研究所, モデリング研究系, 助手 (20370091)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 14,300千円)
2006年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
2004年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
キーワードモデリング / 分子進化 / 分子系統樹 / 最尤法 / コドン置換モデル / モデル選択 / 分子系統樹推定 / モデル / ミススペシフィケーション / ゲノム統計学 / 真獣類 / 推定の偏り / ミトコンドリア / ゲノムデータ / 分子進化のモデル / ヒゲクジラ / ハクジラ / 真核生物
研究概要

分子進化の過程にはランダムな要素が多く、DNAやたんぱく質の配列データから系統樹推定を行うためには、確率モデルに基づく統計学的な解析が必須である。本研究では、分子系統樹推定のための統計手法の開発を行った。
分子系統推定の第一歩は、分子進化の過程をどのようにうまく近似するかということである。本研究では、コドン置換モデルの有効性を示した(Sasaki et al.,2005)。従来この分野でよく使われてきた方法は、塩基座位間の独立性を仮定したものであったが、このようなやり方ではいかに精緻なモデルを構築しても明らかに現実の仮定とは大きく隔たったモデルにしかならない。それを克服するために、たんぱく質をコードしている遺伝子については、アミノ酸に翻訳した上で、経験的に得られているアミノ酸置換確率行列を用いるやりかたが一般的であった。しかしながら、このやり方では、アミノ酸に変化をもたらさない塩基置換(同義置換)の情報が使われないため、比較的近縁な種間の系統関係の推定には問題が多い。そのために、本研究ではコドンを単位とした分子進化モデル、つまりコドン置換モデル1が、実際のデータ解析にどの程度有効かを検討した。その結果、このモデルを用いることによって、多くの生物系統学的な問題が解決されることを示した。
統計手法の開発に際しては、生物系統学、生物進化学の実際問題の解決を通して、解析法の問題点を洗い出し、どのような分子進化モデルが現実の進化過程をうまく表現しているかを検討した。このよう旨な実践を通して、実際の問題解決に役立つ解析法の開発ができた。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (20件)

  • [雑誌論文] Molecular phylogenetic study on the origin and evolution of Mustelidae2007

    • 著者名/発表者名
      T.Yonezawa, M.Nikaido, N.Kohno, Y.Fukumoto, N.Okada, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Gene 396

      ページ: 1-12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of BK virus based on complete genome data2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishimoto, T.Takasaka, M.Hasegawa, H.Y.Zheng, Q.Chen, C.Sugimoto, T.Kitamura, Y.Yogo
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Evolution 63

      ページ: 341-352

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Extensive mitochondrial gene arrangements in coleoid Cephalopoda and their phylogenetic implications2006

    • 著者名/発表者名
      T.Akasaki, M.Nikaido, K.Tsuchiya, S.Segawa, M.Hasegawa, N.Okada
    • 雑誌名

      Mol. Phylogenet. Evol. 38

      ページ: 648-658

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Complete nucleotide sequence of the mitochondrial genome of a Malagasy poison frog Mantella madagascariensis. Evolutionary implications on mitochondrial genomes of highher anuran groups2006

    • 著者名/発表者名
      A.Kurabayashi, C.Usuki, N.Mikami, T.Fujii, H.Yonekawa, M.Sumida, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Mol. Phylogenet. Evol. 39

      ページ: 223-236

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pegasoferae, an unexpected mammalian clade revealed by tracking ancient retroposon insertions2006

    • 著者名/発表者名
      H.Nishihara, M.Hasegawa, N.Okada
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103

      ページ: 9929-9934

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of BK virus based on complete genome data2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishimoto, T.Takasaka, M.Hasegawa, H.Y.Zheng, Q.Chen, C.Sugimoto, T.Kitamura, Y.Yogo
    • 雑誌名

      J. Mol. Evol. 63

      ページ: 341-352

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Balaenoptera omurai is a newly discovered baleen whale that represents an ancient evolutionary lineage2006

    • 著者名/発表者名
      Sasaki T., Nikaido M., Wada S., Yamada T.K., Cao Y., Hasegawa M., Okada N
    • 雑誌名

      Mol. Phylogenet. Evol. 41

      ページ: 40-52

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] New candidate species most closely related to penguins2006

    • 著者名/発表者名
      M.Watanabe, M.Nikaido, T.T.Tsuda, T.Kobayashi, D.Mindell, Y.Cao, N.Okada, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Gene 378

      ページ: 65-73

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Complete nucleotide sequence of the mitochondrial genome of a Malagasy poison frog Mantella madagascariensis : Evolutionary implications on mitochondrial genomes of higher anuran groups2006

    • 著者名/発表者名
      A.Kurabayashi, C.Usuki, N.Mikami, T.Fujii, H.Yonekawa, M.Sumida, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Molecular Phylogenetics and Evolution 39

      ページ: 223-236

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Extensive mitochondrial gene arrangements in coleoid Cephalopoda and their phylogenetic implications2006

    • 著者名/発表者名
      T.Akasaki, M.Nikaido, K.Tsuchiya, S.Segawa, M.Hasegawa, N.Okada
    • 雑誌名

      Molecular Phylogenetics and Evolution (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of BK virus based on complete genome data2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishimoto, T.Takasaka, M.Hasegawa, H.Y.Zheng, Q.Chen, C.Sugimoto, T.Kitamura, Y.Yogo
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Evolution (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Assessing the uncertainty in phylogenetic inference2005

    • 著者名/発表者名
      H.Shimodaira, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Statistical Methods in Molecular Evolution, Springer (R. Nielsen, ed.)

      ページ: 463-493

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Root of the eukaryote tree as inferred from combined maximum likelihood analyses of multiple molecular sequence data2005

    • 著者名/発表者名
      N.Arisue, M.Hasegawa, T.Hashimoto
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution 22

      ページ: 409-420

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mitochondrial phylogenetics and evolution of Mysticete whales2005

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki, M.Nikaido, H.Hamilton, M.Goto, H.Kato, N.Kanda, L.A.Pastene, Y.Cao, R.E.Fordyce, M.Hasegawa, N.Okada
    • 雑誌名

      Systematic Biology 54

      ページ: 77-90

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Assessing the uncertainty in phylogenetic inference2005

    • 著者名/発表者名
      H.Shimodaira, M.Hasegawa
    • 雑誌名

      Statistical Methods in Molecular Evolution(R.Nielsen, ed.)(Springer)

      ページ: 463-493

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Root of the eukaryote tree as inferred from combined maximum likelihood analyses of multiple molecular sequence data2005

    • 著者名/発表者名
      N.Arisue, M.Hasegawa, T.Hashimoto
    • 雑誌名

      Mol.Biol.Evol. 22

      ページ: 409-420

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Root of the eukaryota tree as inferred from combined maximum likelihood analyses of multiple molecular sequence data2005

    • 著者名/発表者名
      N.Arisue, M.Hasegawa, T.hashimoto
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution 22

      ページ: 409-420

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Cyanobacterial Genes Transmitted to the Nucleus Before Divergence of Red Algae in the Chromista2004

    • 著者名/発表者名
      Nozaki, H., Matsuzaki, M., Misumi, O., Kuroiwa, H., Hasegawa, M., Higashiyama, T., Shin-i, T., Kohara, Y., Ogasawara, N., Kuroiwa, T.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Evolution 59

      ページ: 103-113

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Mitochondrial phylogenetics and evolution of Mysticete whales

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki, M.Nikaido, H.Hamilton, M.Goto, H.Kato, N.Kanda, L.A.Pastene, Y.Cao, R.E.Fordyce, M.Hasegawa, N.Okada
    • 雑誌名

      Syst.Biol. 54

      ページ: 77-90

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of BK virus based on complete genome data

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishimoto, T.Takasaka, M.Hasegawa, H.Y.Zheng, Q.Chen, C.Sugimoto, T.Kitamura, Y.Yogo
    • 雑誌名

      J.Mol.Evol. 63

      ページ: 341-352

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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