• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

大規模メタゲノムデータを用いた高精度機能未知遺伝子推定手法の開発

公募研究

研究領域超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学
研究課題/領域番号 22H04891
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関早稲田大学

研究代表者

福永 津嵩  早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (80791433)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード遺伝子機能推定 / 比較ゲノム / メタゲノム / 機械学習 / 系統プロファイル法 / アルゴリズム / 高速化
研究開始時の研究の概要

本研究では、メタゲノムデータから高精度に機能未知遺伝子の機能を予測するために、(1) All- to-all free 法による超高速オーソログ推定ソフトウェアの開発 (2) Graphical Lasso 法を用いた高 精度メタゲノム系統プロファイル法の開発、という 2 点について研究を行う。

研究実績の概要

本年度は、大規模ゲノム・メタゲノムデータセットに対してスケッチソートを用いて高速にオーソログ推定を行うプログラムの開発を試みた。しかしながら当初予定していたアルゴリズムは、既存の手法に比べてわずかに高速であったものの、精度が大きく下がったため、実用に耐えるアルゴリズムではないと判断したため、研究計画を大きく変更することとなった。まず開発を予定していたアルゴリズムの副産物として、深層学習を用いてRNA二次構造accessibilityを高速に予測するソフトウェアを開発したところ、既存手法と高い相関を得ながらも100倍程度高速であり十分に実用に耐えるプログラムが開発できた。本研究は既に論文発表済みである。また、シアノバクテリアゲノムデータセットに対してオーソログ推定・系統プロファイル解析を行い、フィコビリソームと有意に関連すると目される遺伝子を発見した。変異株作成実験により、その遺伝子の機能を実験的に検証したところ、本遺伝子はフィコビリソームのステート遷移と呼ばれる機能と関連することを明らかとした。現在、本研究については論文投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初開発を予定していたアルゴリズムは、実用に耐える十分な性能を発揮できないことが研究の結果明らかとなったため。

今後の研究の推進方策

シアノバクテリアの系統プロファイル解析によって、フィコビリソームに関連する機能未知遺伝子を検出し、実験的にその機能を検証した。今後、その分子生物学的・生化学的な機能をより探索するとともに、他生物に広く保存されていながらも機能が十分に知られていないタンパク質であることから、その系統関係や分布など進化的な関係について研究を進める。

報告書

(1件)
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] DeepRaccess: high-speed RNA accessibility prediction using deep learning2023

    • 著者名/発表者名
      Hara Kaisei、Iwano Natsuki、Fukunaga Tsukasa、Hamada Michiaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioinformatics

      巻: 3 ページ: 1275787-1275787

    • DOI

      10.3389/fbinf.2023.1275787

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 比較ゲノム解析により明らかとなった, Synechocystis sp. PCC 6803におけるユニバーサルストレスタンパク質のステート遷移制御機能2023

    • 著者名/発表者名
      福永津嵩, 小川敬子, 岩崎渉, 園池公毅.
    • 学会等名
      第65回植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] DeepRaccess: 深層学習を用いた高速なRNAアクセシビリティ予測2023

    • 著者名/発表者名
      原 快成、岩野 夏樹、福永 津嵩、浜田 道昭.
    • 学会等名
      第76回バイオ情報学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi