高次構造を考慮した超高速RNA構造アラインメント

• 研究課題/領域番号: 25330348
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐藤 健吾 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20365472)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: RNA二次構造 / 構造アラインメント / 期待精度最大化 / 双対分解 / 整数計画法 / マルチプルアラインメント / バイオインフォマティクス

研究成果の概要

RNA構造アラインメントは古くから研究されているにも関わらず，未だに計算量が大きいという問題がある．このため，長鎖非コードRNAやRNAウィルスのような比較的長いRNA配列に関しては，「配列を比べる」という基本的な解析すら厳密手法では満足に行えない状況である．本研究では，期待精度最大化と双対分解に基づく革新的なアルゴリズムにより，シュードノットなどの複雑な高次構造を考慮したRNA構造アラインメントを高速かつ高精度に計算する手法を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] An accessibility-incorporated method for accurate prediction of RNA-RNA interactions from sequence data (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Mori, K. Sato, S. Maegawa, H. Hosokawa, T. Akutsu
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 33 号: 2 ページ: 202-209
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btw603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rtools: a web server for various secondary structural analyses on single RNA sequences (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamada Michiaki, Ono Yukiteru, Kiryu Hisanori, Sato Kengo, Kato Yuki, Fukunaga Tsukasa, Mori Ryota, Asai Kiyosh
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44 号: W1 ページ: W302-W307
  • DOI: 10.1093/nar/gkw337
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prediction of Gene Structures from RNA-seq Data Using Dual Decomposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Inatsuki, T, Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: IPSJ Transactions on Bioinformatics 巻: 9 号: 0 ページ: 1-6
  • DOI: 10.2197/ipsjtbio.9.1
  • NAID: 130005139841
  • ISSN: 1882-6679
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SHARAKU: An algorithm for aligning and clustering read mapping profiles of deep sequencing in non-coding RNA processing (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, M., Amano, K., Abe, M., Seki, M., Hase, S., Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 32
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Resequencing of the common marmoset genome improves genome assemblies and gene-coding sequence analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Kuroki, Y., Kumita, W., Fujiyama, A., Toyoda, A., Kawai, J., Iriki, A., Sasaki, E., Okano, H., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 16894-16894
  • DOI: 10.1038/srep16894
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole-genome sequencing and comparative genome analysis of Bacillus subtilis strains isolated from non-salted fermented soybean foods (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamada, M., Hase, S., Fujii, K., Miyake, M., Sato, K., Kimura, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 10 ページ: e0141369-e0141369
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0141369
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A machine learning based approach to de novo sequencing of glycans from tandem mass spectrometry spectrum (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumozaki, S., Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Computatinal Biology and Bioinformatics 巻: 12
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MetaVelvet-SL: An extension of the Velvet assembler to a de novo metagenomic assembler utilizing supervised learning (2015)
  • 著者名/発表者名: Afiahayati, Sato, K., and Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 22 号: 1 ページ: 69-77
  • DOI: 10.1093/dnares/dsu041
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Whole genome complete resequencing of Bacillus subtilis natto by combining long reads with high-quality short reads (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamada, M., Hase, S., Sato, K., Toyoda, A., Fujiyama, A., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 10 ページ: e109999-e109999
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0109999
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Rtools: a web server for various secondary structural analyses on single RNA sequences (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Ono, Y., Kiryu, H., Sato, K., Kato, Y., Fukunaga, T., Mori, R., Asai, K.
  • 学会等名: The 21st Annual meeting of the RNA Society (RNA2016)
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Accurate prediction of RNA-RNA interactions from sequence data incorporating interaction site accessibility (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Mori, T., Sato, K., Maegawa, S., Hosokawa, H., Akutsu, T.
  • 学会等名: The 21st Annual meeting of the RNA Society (RNA2016)
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 統計的検定結果に基づく高精度クラスタリングアルゴリズムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青戸良賢，八谷剛史，奥村和弘， 長谷純崇，佐藤健吾，若林雄一，榊原康文
  • 学会等名: 情報処理学会第43回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 双対分解によるマルチプルアラインメント (2015)
  • 著者名/発表者名: 穴水拓郎，榊原康文，佐藤健吾
  • 学会等名: 情報処理学会第43回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] A max-margin model for predicting residue-base contacts in protein-RNA interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Kashiwagi, S., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: GIW/InCoB 2015
  • 発表場所: 科学未来館（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Prediction of gene structures from RNA-seq data using dual decomposition (2015)
  • 著者名/発表者名: Inatsuki, T, Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: 情報処理学会第42回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 沖縄先端科学技術大学院大学（沖縄県恩納村）
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] 機械学習を用いたタンパク質とRNAのコンタクト予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健吾，柏木駿也，榊原康文
  • 学会等名: 第3回生命医薬情報学連合大会，日本バイオインフォマティクス学会2014年年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-10-02 – 2014-10-04
• [学会発表] 機械学習を用いたタンパク質とRNAのコンタクト予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健吾，柏木駿也，榊原康文
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ウィンクあいち（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 機械学習を用いたマススペクトルデータからの糖鎖構造推定法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 雲崎翔太郎
  • 学会等名: 情報処理学会第34回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学
• [学会発表] A machine learning based approach to de novo sequencing of glycans from mass spectrometry data (2013)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Kumozaki
  • 学会等名: 日本バイオインフォマティクス学会 2013年年会
  • 発表場所: タワーホール船堀