抵抗性株の出現と動態の統計遺伝学的モデリングと階層ベイズ法の開発

• 研究課題/領域番号: 19300094
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 岸野 洋久 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (00141987)
• 研究分担者: 渡部 輝明 高知大学, 医, 講師 (90325415) ; 北添 康弘 高知大学, 医, 名誉教授 (90112010)
• 研究協力者: THORNE Jeffrey l. ノースカロライナ州立大学, バイオインフォマティクス研究センター, 教授 ; DE OLIVEIRA MARTINS Leonardo ヴィゴ大学, 生化遺伝, ポスドク ; DE SOUZA LEAL Elcio パラ連合大学, バイオテクノロジー, 教授
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2009年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2008年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2007年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: MCMC / 立体構造データベースと尤度 / 配列進化と構造進化 / 分子系統樹 / ベイズ階層モデル / 統計遣伝学 / 適応度ランドスケープ / ゲノム組換え / 統計遺伝学 / 立体構造データベース / 銃計遣伝学

研究概要

本研究はウィルスを主たる研究対象とし、寄生種の遺伝的多様性を評価し、抵抗性株の出現を予測する新規の方法を開発した。ゲノムの部位間で系統関係を対比し、ベイズ法で組換えを検出する方法を開発した。尤度の枠組みで遺伝子配列、立体構造とデータベースの情報を組み合わせ、ウィルスと受容体/抗体との結合能を見積もる方法を開発した。結合能の変化を個体群動態モデルの係数の変化に結び付け、宿主集団の間に固定する確率の高い突然変異のタイプと出現のタイミングを計算する方法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural considerations in the fitness landscape of a virus (2010)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T., Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of the size of genetic bottlenecks in cell-to-cell movement of Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV) and the possible role of the bottlenecks in speeding up selection on variation in trans-acting genes or elements (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyashita, S., Kishino, H.
  • 雑誌名: Journal of Virology 84 ページ: 1828-1837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural considerations in the fitness landscape of a virus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T., Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution. (in press.)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lineage-specific positive selection at the merozoite surface protein 1(msp1)locus of Plasmodium vivax and related simian malaria parasites. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawai, H., Otani, H., Arisue, N., Palacpac, N., de Oliveira Martins, L., Pathirana, S., Handunnetti, S., Kawai, S., Kishino, H., Horii, T., Tanabe, K.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology. 10 ページ: 52-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of the size of genetic bottlenecks in cell-to-cell movement of Soilborne wheat mosaic virus(SBWMV)and the possible role of the bottlenecks in speeding up selection on variation in trans-acting genes or elements. (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyashita, S., Kishino, H.
  • 雑誌名: Journal of Virology. 84 ページ: 1828-1837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of distances between topologies and its effect on detection of phylogenetic recombination. (2010)
  • 著者名/発表者名: de Oliveira Martins, L., Kishino, H.
  • 雑誌名: Annals of the Institute of Statistical Mathematics. 62 ページ: 145-159
  • NAID: 40016969856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of distances between topologies and its effect on detection of phylogenetic recombination (2009)
  • 著者名/発表者名: de Oliveira Martins, L., Kishino, H.
  • 雑誌名: Annals of the Institute of Statistical Mathematics 62 ページ: 145-159
  • NAID: 40016969856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical comparison of nucleotide-, amino-acid- (2009)
  • 著者名/発表者名: Seo, T. -K., Kishino, H.
  • 雑誌名: and codon-substitution models for the evolutionary analysis of protein-coding sequences. Systematic Biology 58 ページ: 199-210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Major contribution of dominant inheritance to autism spectrum disorder(ASD)in populationbased families. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T., Notohara, M., Sumi, S., Takami, S., Kishino, H.
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics. 54 ページ: 721-726
  • 査読あり
• [雑誌論文] The small heat shock protein(sHSP)genes in the silkworm, Bombyx mori, and comparative analysis with other insect sHSP genes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Li, Z-W., Li, X., Yu, Q-Y., Xiang, Z-H., Kishino, H., Zhang, Z.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology. 9 ページ: 215-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical comparison of nucleotide-, amino-acid-, and codon-substitution models for the evolutionary analysis of protein-coding sequences. (2009)
  • 著者名/発表者名: Seo, T.-K., Kishino, H.
  • 雑誌名: Systematic Biology. 58 ページ: 199-210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation subarea decision and population density estimation by space scale-invariance. (2009)
  • 著者名/発表者名: Koyano, H., Kishino, H.
  • 雑誌名: J.Japanese Statistical Society. 39 ページ: 77-88
  • NAID: 10025991911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic effects of long-term stock enhancement programs. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Shishidou, H., Sugaya, T., Kitakado, T., Hamasaki, K., Kishino, H.
  • 雑誌名: Aquaculture. 290 ページ: 69-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimates of natural selection due to protein tertiary structure inform the ancestry of biallelic loci. (2009)
  • 著者名/発表者名: Choi, S.C., Stone, E.A., Kishino, H., Thorne, J.L.
  • 雑誌名: Gene. 441 ページ: 45-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimates of natural selection due to protein tertiary structure inform the ancestry of biallelic loci. (2009)
  • 著者名/発表者名: Choi, S. C., Stone, E. A., Kishino, H., and Thorne, J. L.
  • 雑誌名: Gene (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phylogenetic detection of recombination with a Bayesian prior on the distance between trees (2008)
  • 著者名/発表者名: de Oliveira Martins, L., Leal, E., Kishino, H.
  • 雑誌名: PloS ONE 3(7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synonymous substitutions substantially improve evolutionary inference from highly diverged proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Seo, T. -K., Kishino, H
  • 雑誌名: Systematic Biology 57 ページ: 367-377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phylogenetic detection of recombination with a Bayesian prior on the distance between trees. (2008)
  • 著者名/発表者名: de Oliveira Martins, L., Leal, E. and Kishino, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE. 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synonymous substitutions substantially improve evolutionary inference from highly diverged proteins. (2008)
  • 著者名/発表者名: Seo, T.-K. and Kishino, H.
  • 雑誌名: Systematic Biology 57 ページ: 367-377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bombyx small RNAs: Genomic defense system against transposons in the silkworm Bombyx mori (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawaoka. S., Hayashi, N., Katsuma, S., Kishino, H., Kohara, Y., Mita, K., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Insect Biochem. Mol. Biol. 38 ページ: 1058-1065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive threonine increase in transmembrane regions of mitochondrial proteins in higher primates. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitazoe, Y., Kishino, H., Hasegawa, M., Nakajima, N., Thorne, J. L., and Tanaka M
  • 雑誌名: PLoS ONE. 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex population history of two forest-dependent Anopheles dirus mosquito species in Southeast Asia suggests the influence of Pleistocene climate change. (2008)
  • 著者名/発表者名: 0' Loughlin, S. M., Okabayashi, T., Honda, M., Kitazoe, Y., Kishino, H., Somboon, P., Sochantha, T., Nambanya, S., Saikia, P. K., Dev, V., and Walton C
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology. 21 ページ: 1555-1559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical comparison of nucleotide-, amino-acid-, and codon-substitution models for the evolutionary analysis of protein-coding sequences. (2008)
  • 著者名/発表者名: Seo, T,-K. and Kishino, H.
  • 雑誌名: Systematic Biology (In press )
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic effects of long-term stock enhancement programs. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Shishidou, H., Sugaya, T., Kitakado, T., Hamasaki, K., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Aquaculture. (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝子型の分子進化と表現型の適応進化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡部輝明,徐泰健,岸野洋久
  • 雑誌名: 統計数理 56 ページ: 37-54
  • NAID: 120006019009
  • 査読あり
• [雑誌論文] コドンモデルを用いた分岐年代のベイズ推定. (2008)
  • 著者名/発表者名: 徐泰健,岸野洋久,Je岱ey L. Thorne
  • 雑誌名: 統計数理 56 ページ: 19-36
  • NAID: 120006019013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empirical Bayes inference of pairwise FST and its distribution in the genome (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Kitakado, T., Kishino, H.
  • 雑誌名: Genetics 177 ページ: 861-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent independent evolution of mspl polymorphism in Plasmodium vivax and related simian malaria parasites (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanabe, K., Escalante, A., Sakihama, N., Honda, M., Arisue, N., Horii, T., Culleton, R., Hayakawa, T., Hashimoto, T., Longacre, S., Pathirana, S., Handunnetti, S., Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular & Biochemical Parasitology 156 ページ: 74-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Population genetics without intraspecific data (2007)
  • 著者名/発表者名: Thorne, J. L., Choi, S. C., Yu, J., Higgs, P. G., Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 24 ページ: 1667-1677
  • 査読あり
• [雑誌論文] A likelihoodbased index of protein-protein binding affinities with application to influenza HA escape from antibodies (2007)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T., Kishino, H., de Oliveira Martins, L., Kitazoe, Y.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 24 ページ: 1627-1638
  • 査読あり
• [雑誌論文] A likelihood-based index of protein-protein binding affnities with application to influenza HA escape from antibodies (2007)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T., Kishino, H., Martins, L.O., and Kitazoe, Y.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 24 ページ: 1627-1638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent independent evolution of mspl polymorphism in Plasmodium vivax and related simian malaria parasites (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanabe, K., Escalante, A., Sukihama, N., Hondac, M., Arisue, N., Horii, T., Culleton, R., Huyakawa, T., Hashimoto, T., Longacre, S., Pathirana, S., Handunnetti, S., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular & Biochemical Parasitology 156 ページ: 74-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empirical Bayes inference of pairwise FST and its distribution in the genome (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Kitakado, T., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Genetics 177 ページ: 861-873
  • 査読あり
• [学会発表] Co-evolution of proteins and covariation of evolutionary rate. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kishino, H. (代表)
  • 学会等名: 生物物理学会
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Co-evolution of proteins and covariation of evolutionary rate. (2009)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久
  • 学会等名: 生物物理学会.
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] 感染症研究における統計遺伝学的アプローチの可能性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久 (代表)
  • 学会等名: 統計関連学会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] 感染症研究における統計遺伝学的アプローチの可能性. (2009)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久
  • 学会等名: 統計関連学会.
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] マラリア原虫(Plasmodium falciparum)大陸間の集団分化と遺伝的交流、集団履歴の推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀部舜, 岸野洋久, 田邉和裄
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Statistical Comparison of nucleotide-, amino-acid-, and codon-substitution models for evolutionary analysis of protein-coding sequences. Evolution 20009 (2009)
  • 著者名/発表者名: Seo, T. -K. (代表), Kishino, H.
  • 学会等名: the joint annual meeting of the Society for the Study of Evolution (SSE), the Society of Systematic Biologists (SSB), and the American Society of Naturalists (ASN)
  • 発表場所: University of Idaho
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Statistical comparison of nucleotide-, amino-acid-, and codon-substitution models for evolutionary analysis of protein-coding sequences. (2009)
  • 著者名/発表者名: Seo, T.-K., Kishino, H.
  • 学会等名: Evolution 20009, the joint annual meeting of the Society for the Study of Evolution(SSE), the Society of Systematic Biologists(SSB), and the American Society of Naturalists(ASN).
  • 発表場所: University of Idaho USA
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Structural consideration on the fitness-landscape of virus (2009)
  • 著者名/発表者名: Watabe. T. (代表), Kishino, H.
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: University of Iowa
  • 年月日: 2009-06-07
• [学会発表] Structural consideration on the fitness-landscape of virus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T., Kishino, H.
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution.
  • 発表場所: University of Iowa USA
  • 年月日: 2009-06-07
• [学会発表] Modeling sequence evolution and diversity (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Kishino
  • 学会等名: Southwest University (special talk)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2008-12-29
• [学会発表] Modeling sequence evolution, structural adaptation, and diversity (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Kishino
  • 学会等名: Chongqing University (special talk)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2008-12-29
• [学会発表] Measuring diversity and evolution through statistical modeling (2008)
  • 著者名/発表者名: Kishino. H. (代表)
  • 学会等名: Workshop on Measuring Evolution
  • 発表場所: ノルウェイ科学アカデミー, Oslo, Norway
  • 年月日: 2008-10-03
• [学会発表] Measuring diversity and evolution through statistical modeling (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Kishino
  • 学会等名: Workshop on Measuring Evolution
  • 発表場所: Oslo, Norway
  • 年月日: 2008-10-03
• [学会発表] 構造データベースに基づく複合体結合能の予測とウイルス適応度マップの構成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡部輝明、岸野洋久
  • 学会等名: 日本統計関連学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Bayesian Estimation of Two Risk Components in Autism Spectrum Disorders(ASD) (2008)
  • 著者名/発表者名: 西山毅、高橋邦彦、鷲見聡、谷合弘子、岸野洋久、丹後俊郎
  • 学会等名: 日本統計関連学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] 構造データベースに基づく複合体結合能の予測とウイルス適応度マップの構成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡部輝明、岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] AMEVA: Analysis of Metagenomic Variance (2008)
  • 著者名/発表者名: 小谷野仁、岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] 真猿類におけるミトコンドリア蛋白質の膜貫通領域でのスレオニンの増加と寿命の関係. (2008)
  • 著者名/発表者名: 北添康弘、岸野洋久、長谷川政美、中島典昭、Jefferey Thorne,田中雅嗣
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Species Leverage: assessing species-induced incongruities in phylogenetic inference (2008)
  • 著者名/発表者名: Mahendra Mariadassou, AvnerBar-Hen,岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Statistical comparison of nucleotide-, amino acid-, and codon-substitution models (2008)
  • 著者名/発表者名: Tae-Kun Seo, Hirohisa Kishino
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Population history of malaria and population dynamics of virus (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Kishino
  • 学会等名: Southwest University (special talk)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2008-07-07
• [学会発表] ゲノム進化と変異の統計解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久. (代表)
  • 学会等名: 応用統計学会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2008-06-07
• [学会発表] ゲノム進化と変異の統計解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久
  • 学会等名: 応用統計学会(特別講演)
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2008-06-07
• [学会発表] Statistical comparison of nucleotide-, amino acid-, and codon-substitution models (2008)
  • 著者名/発表者名: Tae-KUn Seo and Hirohisa Kishir.
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2008-06-06
• [学会発表] アレル頻度分布に基づくマラリア原虫(Plasnmodium falciparum)集団履歴の推定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀部舜、岸野洋久、田邉和桁
  • 学会等名: 計量生物学会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2008-06-04
• [学会発表] Using a database and a prior for the estimation of structural evolution and recombination (2008)
  • 著者名/発表者名: Kishino, H., (代表)
  • 学会等名: Phylogenetic workshop at the 15th HIV Evolution and Dynamics meeting
  • 発表場所: Los Alamos 国立研究所, Santa Fe, U.S.A.
  • 年月日: 2008-04-27
• [学会発表] Using a database and a prior for the estimation of structural evolution and reconibi (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Kishino
  • 学会等名: Phylogenetic workshop at the 15th HIV Evolution and Dynamicsmeeting(invited talk)
  • 発表場所: Santa Fe, USA
  • 年月日: 2008-04-27
• [学会発表] Estimation of the population history based on the allele frequency distribution (2008)
  • 著者名/発表者名: 岸野 洋久
  • 学会等名: Colloquium on malaria infection, genetics and evolution(寄生虫学会)
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2008-02-09
• [学会発表] ウィルススパイク蛋白質の受容体結合vs抗体結合の最適バランスと適応進化の予測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡部 輝明, 岸野 洋久
  • 学会等名: 統計関連学会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2007-09-09
• [学会発表] 系統樹間の距離とゲノム組換えのベイズ推定 (2007)
  • 著者名/発表者名: de Oliveira Martins, L., (代表), Leal, E. S., 岸野洋久
  • 学会等名: 統計関連学会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [図書] 分子準化の統計科学.(21世紀の統計科学II:自然・生物・健康の統計科学(小西貞則・国友直人編)) (2008)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久
  • 総ページ数: 26
  • 出版者: 東京大学出版会