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2020 年度 実績報告書

逆イジングモデル法に基づく機能未知な微生物遺伝子の機能推定

公募研究

研究領域超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学
研究課題/領域番号 20H05582
研究機関早稲田大学

研究代表者

福永 津嵩  早稲田大学, 高等研究所, 講師(任期付) (80791433)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード遺伝子機能推定 / ゲノム進化 / 系統プロファイル法
研究実績の概要

本研究計画は、機能未知遺伝子の機能を高精度に予測する手法として、 (1) 逆イジング法を用いた高精度系統プロファイル法を開発する (2) ゲノムデータに付随するメタデータを統合的に解析するための逆イジングモデル法の技術的拡張、 という 2 点について研究を行うことを目的としていた。

これまでのところ、(1-2)ゲノム進化史を高速・高精度に推定するソフトウェアMirage ver1およびver2、(3)逆イジング法による系統プロファイル法の高性能化の実証およびMirageとの統合について研究をまとめ、既に論文を報告している。現在、開発したソフトウェアをシアノバクテリアのゲノムデータに適用することで、フィコビリソームに関与する機能未知遺伝子の機能解析を行う研究に取り組んでいる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた(1) 逆イジング法を用いた高精度系統プロファイル法を開発する (2) ゲノムデータに付随するメタデータを統合的に解析するための逆イジングモデル法の技術的拡張についてはどちらも論文出版までたどりついている点から計画は既に達成している。さらに研究計画を超えて、シアノバクテリアを対象として開発したソフトウェアの有用性を検証できるフェーズまで研究が進められていることから、当初の計画以上に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

開発したソフトウェアを用いて、シアノバクテリアにいてフィコビリソームに関与する機能未知遺伝子を検出し、予備実験の結果その変異体は吸光系に関与する興味深い表現型を示すことを明らかにしている。今後はさらに表現型を深く解析するとともに、他の遺伝子や分類群にもソフトウェアの適用・実証範囲を広げたいと考えている。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件)

  • [雑誌論文] Inverse Potts model improves accuracy of phylogenetic profiling2022

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Tsukasa、Iwasaki Wataru
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 ページ: 1794~1800

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac034

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mirage 2.0: fast and memory-efficient reconstruction of gene-content evolution considering heterogeneous evolutionary patterns among gene families2022

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Tsukasa、Iwasaki Wataru
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 ページ: 4039~4041

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac433

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] LinAliFold and CentroidLinAliFold: fast RNA consensus secondary structure prediction for aligned sequences using beam search methods2022

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Tsukasa、Hamada Michiaki
    • 雑誌名

      Bioinformatics Advances

      巻: 2 ページ: vbac078

    • DOI

      10.1093/bioadv/vbac078

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mirage: estimation of ancestral gene-copy numbers by considering different evolutionary patterns among gene families2021

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Tsukasa、Iwasaki Wataru
    • 雑誌名

      Bioinformatics Advances

      巻: 1 ページ: vbab014

    • DOI

      10.1093/bioadv/vbab014

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2023-12-25  

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