発がんゲノムにおける非コードＲＮＡの網羅的機能解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23241066
• 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: 若林 雄一 千葉県がんセンター(研究所), 実験動物研究室, 室長 (40303119) ; 佐藤 健吾 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (20365472)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 発がん / 非コードRNA / 遺伝子発現解析 / 次世代シークエンサー / 腫瘍 / マウス

研究実績の概要

昨年度開発したマッピング形状解析を計算するソフトウェアSHARAKUにグラフ理論的な手法を組合せることにより，機能性RNAをプロセシングパターンで分類するための世界で初めての手法を開発した．本手法の精度は，ベンチマークテストの結果，PPV=0.74，Sensitivity=0.62, Specificity=0.96という予測精度を達成した．とくに，Specificity（特異度）が0.96という非常に高精度を達成したことは特筆すべきことである．さらにマウス（正常皮膚，良性腫瘍，悪性腫瘍，転移性腫瘍）のRNA-seqにより得られたリードデータを用いて，各ステージのsnoRNAとtRNAに対して本手法を適用した．その結果，SNORD14が良性腫瘍と悪性腫瘍でのみ3’側からプロセシングを受け，また発がん過程の進行に伴いtRNA(Pro)のプロセシングが変化することを示唆した．
配列情報のみを入力とした，汎用性の高い，タンパク質とRNAの結合残基と塩基の予測（コンタクト予測）を計算する手法の開発を行った．結合部位前後における配列情報，予測二次構造およびアミノ酸の性質を考慮し，既知のRNAタンパク質相互作用データから機械学習によりRNAタンパク質の残基・塩基間コンタクトを予測する手法を開発し，ベンチマークテストの結果，PPV=0.57，SEN=0.57という予測精度を達成した．
後期良性腫瘍において高発現を示した発現差異遺伝子の一つであるCdkn2aはマウスを用いた発がん抵抗性遺伝子座の連鎖解析の結果，後期良性腫瘍に対する強い発がん抵抗性を示したStmm3遺伝子座にマッピングされることがわかった．また，Cdkn2aには近交系マウス間でアミノ酸配列の変化を示すSNPが存在することがわかり，Stmm3遺伝子座の責任遺伝子である強い可能性が示唆された．

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] 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 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] 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 Trans Comput Biol Bioinform 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 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 ページ: 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
• [雑誌論文] Meis1 regulates epidermal stem cells and is required for skin tumorigenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Okumura K, Saito M, Isogai E, Aoto Y, Hachiya T, Sakakibara Y, Katsuragi Y, Hirose S, Kominami R, Goitsuka R, Nakamura T and Wakabayashi Y.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 ページ: e102111
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0102111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Congenic mapping and allele-specific alteration analysis of Stmm1 locus conferring resistance to early-stage chemically induced skin papillomas. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okumura K, Saito M, Isogai E, Miura I, Wakana S, Kominami R, and Wakabayashi Y.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 ページ: e097201
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0097201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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: 2014-10-03 – 2014-10-03
• [学会発表] RNA-Seqを用いた肺腺がん悪性化過程のマルチオミックス解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木澤沙衣，飯笹俊彦，横井左奈，榊原康文
  • 学会等名: 第73回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-25