NGSデータからの相同組換え位置特定アルゴリズムの開発および遺伝情報との関連解析

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03206
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ゲノム情報解析 / 相同組換え

研究実績の概要

本研究では、各種真核生物において相同組換えの位置を網羅的に特定し、その結果を基盤とした相同組換えに関する新たな研究展開を図ることを目的としている。この目的実現のため昨年度までに、Illumina pair-end, mate-pairリードを入力としたde novoアセンブリベースの相同組換え位置特定プログラムの開発・改良を重ねてきた。しかしながら、mate-pairライブラリ調整試薬が予定外に発売中止となったため、本年度はまず、mate-pairを用いずに遠距離間の連鎖情報を得る代替手法の探索を実施した。第一案として昨年度までに続きLongread(PacBio CLR, Nanopore)を用いた解析を試みたが、エラー率の高さを克服することが困難であることから本目的の実現には適さないと判断した。続いて、10X もしくはTELL-seqの導入も試み、データに合わせたアルゴリズムの開発も実施したが、組替え位置の絞り込みが困難であり採用を断念した。
そこでさらなる検討を重ね、当初の予定にはなかったが、新規に登場した高精度なLongreadであるHiFiデータおよび、Hi-C法のデータ取得および活用を試み、mate-pairの代替とすることを目指した。結果として、HiFiリードを用いるとほぼmate-pair使用時と同程度の精度での組換え位置の特定に成功した。またHi-C法の活用においては、単独利用では10Xなどと同様に組換え位置の特定までは困難であるが、最大で数Mb以上もの遠距離情報が取得可能なため、IlluminaデータやHiFiデータと組み合わせることで、ホモ領域が連続するような箇所など適用範囲の大幅な拡大を図った。これにより、相同組換え位置候補を網羅的に抽出するアルゴリズムの開発を実現したとともに、イトマキヒトデ実データを用いた、ゲノムワイドな候補位置の抽出にも成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Elucidation of the speciation history of three sister species of crown-of-thorns starfish (Acanthaster spp.) based on genomic analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Yuasa, Rei Kajitani, Yuta Nakamura, Kazuki Takahashi, Miki Okuno, Fumiya Kobayashi, Takahiro Shinoda, Atsushi Toyoda, Yutaka Suzuki, Nalinee Thongtham, Zac Forsman, Omri Bronstein, Davide Seveso, Enrico Montalbetti, Coralie Taquet, Gal Eyal, Nina Yasuda, Takehiko Itoh
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 28 ページ: dsab012
  • DOI: 10.1093/dnares/dsab012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MetaPlatanus: a metagenome assembler that combines long-range sequence links and species-specific features (2021)
  • 著者名/発表者名: Rei Kajitani, Hideki Noguchi, Yasuhiro Gotoh, Yoshitoshi Ogura, Dai Yoshimura, Miki Okuno, Atsushi Toyoda, Tomomi Kuwahara, Tetsuya Hayashi, Takehiko Itoh
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 49 ページ: e130
  • DOI: 10.1093/nar/gkab831
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Sex Chromosome Evolution in the Clade Palaeognathae from Phased Genome Assembly (2021)
  • 著者名/発表者名: Miki Okuno, Shusei Mizushima, Asato Kuroiwa, Takehiko Itoh
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 13 ページ: evab242
  • DOI: 10.1093/gbe/evab242
  • 査読あり / オープンアクセス