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2016 年度 実績報告書

ゲノムビックデータ解析のための高速データマイニングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26330327
研究機関新潟大学

研究代表者

阿部 貴志  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30390628)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード一括学習型自己組織化マップ / 自己圧縮 / 生物系統推定 / タンパク質機能推定 / メタゲノム
研究実績の概要

連続塩基組成や連続アミノ酸組成を基にした一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)を開発し,大規模ゲノム配列データからの効率的な知識発見を可能とし,論文発表してきた.しかし,現在のゲノムビックデータに対応するためには,より高速化した解析手法の開発が求められている.BLSOMの可視化や分離能などの特長は損なわず,爆発的なゲノム配列データの増加に対応できる新規解析手法として,自己圧縮型BLSOM (Self-Compress BLSOM , SC-BLSOM) を開発した.
本研究課題では,開発したSC-BLSOMを用いて,メタゲノム配列に対する生物系統推定システムの構築を行った.生物系統推定には,全既知生物を対象にしたBLSOMマップが必要だが,本開発手法を用いることでより短い断片化サイズでより高速に作成可能であった.さらに,我々が発表してきた従来手法とほぼ同程度の推定精度を得ることができた.
また,アミノ酸配列中の連続アミノ酸に着目し,連続アミノ酸組成の距離関係のみを利用したタンパク質機能推定手法の開発も行った.データベースに使用していない機能既知配列をテストデータとしたところ,98%のタンパク質が相同性検索と同じ結果が得られた.データベース更新に時間がかかることもなく,増加を続けるタンパク質にも容易に対応でき,相同性検索や機能モチーフ検索を補完する適用範囲の広いタンパク質の機能推定法といえる.
蓄積を続けるゲノム情報に対し,メタゲノム配列に対する生物系統推定システム,ならびに,機能未知タンパク質アミノ酸配列に対する機能推定システムなどの超大量ゲノム配列データからの効率的なデータマイニング手法を構築することで,より付加価値の高い情報を付与した知識発見が可能となりえる.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Horizontally Transferred Genetic Elements in the Tsetse Fly Genome: An Alignment-Free Clustering Approach Using Batch Learning Self-Organising Map (BLSOM).2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nakao*, Takashi Abe*, Shunsuke Funayama, and Chihiro Sugimoto (*equal contribution).
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2016 ページ: 3164624

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1155/2016/3164624

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Genomic features of uncultured methylotrophs in activated-sludge microbiomes grown under different enrichment procedures.2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Fujinawa, Yusuke Asai, Morio Miyahara, Atsushi Kouzuma, Takashi Abe and Kazuya Watanabe.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 26650

    • DOI

      10.1038/srep26650

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 連続塩基組成に基づくウイルスゲノムの多様性の解明.2016

    • 著者名/発表者名
      阿部貴志
    • 学会等名
      第1回内在性ウイルス様エレメント研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-12-16 – 2016-12-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Phylogenetic estimation and classification of metagenomic sequences on the basis of batch-learning self-organizing map.2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, and Toshimichi Ikemura.
    • 学会等名
      ISME2016
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-26
    • 国際学会
  • [備考] 新潟大学工学部情報工学科バイオインフォマティクス研究室

    • URL

      http://bioinfo.ie.niigata-u.ac.jp

  • [備考] BLSOMを用いたメタゲノム配列に対する系統推定PEMSソフトウェア

    • URL

      http://bioinfo.ie.niigata-u.ac.jp/?PEMS_Soft

  • [備考] BLSOM viewer

    • URL

      http://bioinfo.ie.niigata-u.ac.jp/?BLSOMviewer

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公開日: 2018-01-16  

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