比較ゲノム解析のための情報変換モデルの構築と計算手法の開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17018029
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 榊原 康文 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10287427)
• 研究分担者: 浅井 潔 東京大学, 新学術領域創成科学研究科, 教授 (30356357)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 比較ゲノム / マルチプルアライメント / ゲノム再編成 / 2次構造予測 / 機能性RNA / アセンブリ

研究概要

複数種のゲノム配列から保存領域を高速に検出するシステムMurasakiを開発した.次にMurasakiを並列化するために,クラスターマシンと呼ばれる数十から数百,数千のCPUを並列に同時に動かすことのできる計算機を用いて,ヒトゲノム比較などの非常に大きな仕事を多数のCPUに分散して手分けして処理する仕組みを開発した.その結果,ヒト,チンパンジー,アカゲザル,マウス,ラット,ドッグなどを含む哺乳類8種のゲノムを丸ごと比較解析することが達成された.

研究成果

• [雑誌論文] Genome-wide searching with base-pairing kernel functions for non-coding RNAs: computational and expression analysis of snoRNA families in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Saito, Y., Sato, K., Oka, K., Hotta, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 37(3) ページ: 999-1009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate identification of orthologous segments among multiple genomes (2009)
  • 著者名/発表者名: Hachiya, T., Osana, Y., Popendorf, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(7) ページ: 853-860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrating statistical predictions and experimental Verifications for enhancing protein-chemical interaction predictions in virtual screening (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagamine, N., Shirakawa, T., Minato, Y., Torii, K., Kobayashi, H., Imoto, M., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 5(6) ページ: 1000397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-genome tiling array analysis of Mycobacterium leprae RNA reveals high expression of pseudogenes and noncoding regions (2009)
  • 著者名/発表者名: Akama, T., Suzuki, K., Tanigawa, T., Kawashima, A., Wu, H., Nakata, N., Osana, Y., Sakakibara, Y., Ishii, N.
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 191 ページ: 3321-3327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of RNA secondary structure by combining homologous sequence information (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Sato, K., Kiryu, H., Mituyama, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(12) ページ: 330-338
  • 査読あり
• [雑誌論文] CENTROIDFOLD: a web server for RNA secondary structure prediction (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Hamada, M., Asai, K., Mituyama, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 37(Web Server issue) ページ: W277-W280
  • 査読あり
• [雑誌論文] A local multiple alignment method for detection of non-coding RNA sequences (2009)
  • 著者名/発表者名: Tabei, Y., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(12) ページ: 1498-1505
  • 査読あり
• [雑誌論文] A regulatory circuit for piwi by the large Maf gene traffic jam in Drosophila (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., Inagaki, S., Mituyama, T., Kawamura, Y., Ono, Y., Sakota, E., Kotani, H., Asai, K., Siomi, H., Siomi, M.C.
  • 雑誌名: Nature 461(7268) ページ: 1296-1299
  • 査読あり
• [雑誌論文] CentroidAlign: Fast and accurate aligner for structured RNAs by maximizing expected sum-of-pairs score (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Sato, K., Kiryu, H., Mituyama, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics (Advance Access)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcripts of unknown function in multiple-signaling pathways involved in human stem cell differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, K., Fukuda, M., Ito, T., Inoue, M., Yokoi, T., Chiku, S., Mitsuyama, T., Asai, K., Hirose, T., Aizawa, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 35(15) ページ: 4987-5000
  • 査読あり
• [雑誌論文] PSSMTS: position specific scoring matrices on tree structures (2008)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Morita, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Journal of Mathematical Biology 56 ページ: 201-214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed acyclic graph kernels for structural RNA analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Mituyama, T., Asai, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 9 ページ: 318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rfold: An exact algorithm for computing local base pairing probabilities (2008)
  • 著者名/発表者名: Kiryu, H., Kin, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 24(3) ページ: 367-373
  • 査読あり
• [雑誌論文] A fast structural multiple alignment method for long RNA sequences (2008)
  • 著者名/発表者名: Tabei, Y., Kiryu, H., Kin, T., Asai, K.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 9 ページ: 33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retention of genes involved in the adenohypophysis-mediated endocrine system in early vertebrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Okada, K., Asai, K.
  • 雑誌名: Gene 412(1-2) ページ: 71-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Software. ncrna. org: web servers for analyses of RNA sequences (2008)
  • 著者名/発表者名: Asai, K, Kiryu, H, Hamada, M, Tabei, Y, Sato, K, Matsui, H, Sakakibara, Y, Terai, G,, Mituyama, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: W75-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drosophila endogenous small RNAs bind to Argonaute 2 in somatic cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, Y, Saito, K, Kin, T, Ono, Y, Asai, K, Sunohara, T, Okada, T. N, Siomi, M. C,, Siomi, H.
  • 雑誌名: Nature 453(7196) ページ: 793-797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expansion of signaling genes for adaptive immune system evolution in early vertebrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Okada, K,, amd Asai, K
  • 雑誌名: BMC Genomics 9 ページ: 218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of endogenous human Argonautes and their miRNA partners in RNA silencing (2008)
  • 著者名/発表者名: Azuma-Mukai, A, Oguri, H, Mituyama, T, Qian, Z. R, Asai, K, Siomi, H,, Siomi, M.C.
  • 雑誌名: PNAS 105(23) ページ: 7964-7969
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of RNA secondary structure using generalized centroid estimators (2008)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Kiryu, H., Sato, K., Mituyama, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(4) ページ: 465-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stem kernels for RNA sequence analyses (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, Y., Ogawa, N., Popendorf, K., Asai, K., K. Sato
  • 雑誌名: Journal of Bioinformatics and Computational Biology 5(6) ページ: 1103-1122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical prediction of protein-chemical interactions based on chemical structure and mass spectrometry data (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagamine, N., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Bioinformatics 23(15) ページ: 2004-2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust prediction of consensus secondary structures using averaged base pairing probability matrices (2007)
  • 著者名/発表者名: Kiryu, H., Kin, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 23(13) ページ: 1588-1598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Murlet: A practical multiple alignment tool for structural RNA sequences (2007)
  • 著者名/発表者名: Kiryu, H., Tabei, Y., Kin T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 23(13) ページ: 1588-1598
  • 査読あり
• [雑誌論文] miRRim: A novel system to find conserved miRNAs with high sensitivity and specificity (2007)
  • 著者名/発表者名: Terai, G., Komori, T., Asai, K., Kin, T.
  • 雑誌名: RNA 13 ページ: 2081-2090
  • 査読あり
• [雑誌論文] SCARNA: fast and accurate structural alignment of RNA sequences by matching fixed-length stem fragments (2006)
  • 著者名/発表者名: Tabei, Y., Tsuda, K., Kin, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 22(14) ページ: 1723-1729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mining frequent stem patterns from unaligned RNA sequences (2006)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Tsuda, K., Kudo, T., Kin, T., Asai, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 22(20) ページ: 2480-2487
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grammatical Inference in Bioinformatics (2005)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 27(7) ページ: 1051-1062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pair stochastic tree adjoining grammars for aligning and predicting pseudoknot RNA structures (2005)
  • 著者名/発表者名: atsui, H., Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Bioinformatics 21(11) ページ: 2611-2617
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA secondary structural alignment with conditional random fields (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Bioinformatics 21(Suppl.2) ページ: 237-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identifying cooperative transcriptional regulations using protein-protein interactions (2005)
  • 著者名/発表者名: Nagamine, N., Kawada, Y., Sakakibara, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 33(15) ページ: 4828-4837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae (2005)
  • 著者名/発表者名: Machida M, Asai K, Sano M, Tanaka T, Kumagai T, Terai G, Kusumoto K, Arima T, Akita O, Kashiwagi Y, et al.
  • 雑誌名: Nature 438(7071) ページ: 1057-1161
  • 査読あり
• [学会発表] Gradient-based optimization of hyperparamers for base-pairing profile local alignment kernels (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Saito, Y., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: Genome Informatics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] A non-parametric Bayesian approach for predicting RNA secondary structures (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Hamada, M., Mituyama, T., Asai, K., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: Proceedings of 9th Workshop on Algorithms in Bioinformatics (WABI 2009)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2009-09-12
• [学会発表] Detection of Secondary-Structure Conserved Regions by Genome Comparison (2008)
  • 著者名/発表者名: Saito, Y., Sato, K., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: The 2008 Annual Conference of Japanese Society for Bioinformatics (JSBi 2008)
  • 発表場所: Osaka, Japan(口頭発表)
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] OSfinder: an accurate orthology mapping program and its application to placental mammalian genomes (2007)
  • 著者名/発表者名: Hachiya, T., Osana, Y., Popendorf, K., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: Proc. 2007 Annual Conference of Japanese Society for Bioinformatics (JSBi 2007)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2007-12-18
• [学会発表] Stem Kernels for RNA Sequence Analyses (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, Y., Asai, K., Sato, K.
  • 学会等名: Proc. 1st International Conference on Bioinformatics Research and Development
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2007-03-13
• [学会発表] Detection of Cis-Acting Regulatory Variation from Location Data (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawada, Y., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: Proceedings of the 4th Asia-Pacific Bioinformatics Conference (APBC 2006)
  • 発表場所: Taiwan, China
  • 年月日: 2006-02-14
• [学会発表] Searching biologically plausible synteny blocks among multiple genomes (2005)
  • 著者名/発表者名: Hachiya, T., Sakakibara, Y.
  • 学会等名: BIOINFO 2005 (proceedings of 2005 International Joint Conference of InCoB, AASBi and KSBI)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2005-09-22
• [備考] Popendorf, K., Osana, Y., and Sakakibara, Y., 比較ゲノム解析システムMurasaki, ソフトウエア(バージョン1. 35 )
  • URL: http://murasaki.dna.bio.keio.ac.jp/
• [備考] Asai, K,, Kiryu, H,, Hamada, M,, Tabei, Y,, Sato, K,, Matsui, H,, Sakakibara, Y,, Terai, G,, and Mituyama, T., rna配列解析統合ウェブサーバ
  • URL: http://software.ncrna.org/