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2010 年度 実績報告書

時空間情報を利用した統計遺伝学モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22300095
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, 医学情報センター, 講師 (90325415)
西山 毅  名古屋市立大学, 医学部, 助教 (40571518)
キーワード統計遺伝学 / 時空間モデル / 階層ベイズ / スキャン統計 / 飛び石モデル / タンパク質の立体構造 / 稀なコピー数多型 / 遺伝子ネットワーク
研究概要

本年度は、以下のように研究を遂行した。
1.拡張イジングモデルによるインフルエンザHAにかかる多様化圧の領域推定
タンパク質にかかる淘汰圧はコドンの進化モデルで推定できる。非同義置換・同義置換の速度比ωを用いて推移確率を表現し、遺伝子配列の尤度を記述する。本研究では、ωに関する立体構造上の空間的平滑化の事前分布を導入し、ベイズ因子の比較から空間相関のレンジを推定する。40年にわたるインフルエンザHAの配列を解析したところ、宿主細胞の受容体との結合部位に多様化圧がかかっていること、配列のみの解析は擬陽性を多く拾うことが分かった。
2.飛び石モデルとABCによるマラリア伝搬速度の推定
世界中からサンプリングされた519の熱帯熱マラリアについて、2つのハウスキーピング遺伝子sercaとadslを解析したところ、アフリカからアジア、オセアニアへと遠ざかるにつれ、遺伝的多様度が減少する様子が観察された。すなわち、マラリアの侵入以降突然変異が集団に蓄積するが、東に行くほど経過時間が短い。サブサハラを起源とするマラリアが東へ伝搬する様子を、飛び石モデルで表現した。遺伝子の合体過程の尤度計算は困難であるが、シミュレートできる。そこで、近似ベイズ計算により局所集団の成長速度と環境収容量、伝搬速度を推定した。
3.遺伝子ネットワークにおける稀な疾患関連コピー数多型の集積性
疾患の多くが稀なアレルにより引き起こされる場合には、ケースコントロール研究で関連遺伝子を個別に探索する方法は、検出力は低くなる。本研究では、スキャン統計により遺伝子ネットワーク上で疾患関連遺伝子の集積性を検出する方法を開発した。特定の遺伝子集合に限定して解析することなく、有意な部分ネットワークを抽出する。自閉症のケースコントロール研究における稀なコピー数多型を分析したところ、癌関連遺伝子の他にユビキチン関連の遺伝子群が抽出された。シミュレーションを通して提案手法が優れた感度および特異度を持つことが示された。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Quantifying biodiversity and asymptotics for a sequence of random strings.2010

    • 著者名/発表者名
      Koyano, H., Kishino, H.
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 81 ページ: 061912

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmodium falciparum accompanied the human expansion out of Africa.2010

    • 著者名/発表者名
      Tanabe, K., et al.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 20 ページ: 1283-1289

    • 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.

      巻: 27 ページ: 1782-1791

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子進化と確率モデル2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 48 ページ: 23-31

  • [学会発表] 分子進化のモデリングにおける最近の展開2011

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      「高次元データの推測理論の開発と応用」研究集会
    • 発表場所
      創価大学,東京
    • 年月日
      2011-01-29
  • [学会発表] Spatio-temporal modeling of range expansion and diversifying selection.2010

    • 著者名/発表者名
      Kishino H.
    • 学会等名
      The International Symposium on Statistical Analysis of Spatio-Temporal Data
    • 発表場所
      鎌倉商工会議所
    • 年月日
      2010-11-05
  • [学会発表] Scan statistics for pathway-based genomewide association study.2010

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, T., Takahashi, K., Tango, T., Takami, S., Kishino H.
    • 学会等名
      American Society of Human Genetics
    • 発表場所
      Wachington, DC, USA
    • 年月日
      2010-11-03
  • [学会発表] 遺伝子へのインタビュー2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      中央大学講演会
    • 発表場所
      中央大学,東京
    • 年月日
      2010-10-15
  • [学会発表] 調査・実験のデザインに課せられる制約を解き放つための統計的モデリング2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      統計数理研究所共同利用研究集会「生物群集の多様性と統計数理」
    • 発表場所
      統計数理研究所,東京
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] タンパク質にかかる多様化圧の空間分布とベイズ推定2010

    • 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
      早稲田大学,東京
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] Statistical modeling of mutation and adaptive evolution2010

    • 著者名/発表者名
      Kishino, H.
    • 学会等名
      Workshop on Ecological and Environmental Data Analysis
    • 発表場所
      慶応大学,横浜市
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] 分子進化学と分子系統学2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      農林交流センターWS
    • 発表場所
      農林交流センター,つくば
    • 年月日
      2010-08-23
  • [学会発表] 分子進化のベイズ推定2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      日本進化学会
    • 発表場所
      東京工業大学,東京
    • 年月日
      2010-08-03
  • [学会発表] 局所尤度と階層ベイズによる多様化圧の空間マッピング2010

    • 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
      東京工業大学,東京
    • 年月日
      2010-08-03
  • [学会発表] 突然変異と適応進化の統計的モデリング2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久
    • 学会等名
      統計数理研究所オープンハウス
    • 発表場所
      統計数理研究所,東京
    • 年月日
      2010-07-09
  • [学会発表] 蛋白質問相互作用の計算・情報科学」タンパク質共進化と分子進化速度の時空間変動2010

    • 著者名/発表者名
      渡部輝明, 岸野洋久
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2010-06-16
  • [学会発表] ベイズ統計手法の応用の現状と展望2010

    • 著者名/発表者名
      岸野洋久, Thome, J.L, de Oliveira Martins, L., 渡部輝明
    • 学会等名
      日本計量生物学会
    • 発表場所
      統計数理研究所,東京
    • 年月日
      2010-05-22

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公開日: 2012-07-19  

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