研究内容紹介 のバックアップの現在との差分(No.17)


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[[Bioinformatics Laboratory]]

現在、行っている(行なってきた)研究内容を紹介します。
#contents

*ゲノム配列からの特徴抽出 [#t214483c]

**Self-Organizing Mapアルゴリズムの改良 [#j7814bb2]
-一括学習型BLSOMの開発(並列化、高速化)
*一括学習型Self-Organizing Map (Batch-Learning SOM, BLSOM) の開発 [#e392a849]
-[[BLSOMについて>SOMとは]]
-スパコンでの超大量データ解析のための並列化と高速化
--[[地球シミュレータ>http://www.jamstec.go.jp/esc/]]、[[国立遺伝学研究所>http://www.ddbj.nig.ac.jp/system/supercom/supercom-intro.html]]
-GPUによる高速化とGPUによる高速化に向けたアルゴリズムの改良
-教師なしと教師あり学習の評価
-距離尺度の計算方法のチューニング
-配列データからの数値化方法の検討
-ランダム配列を用いた解析
-その他多変量解析手法や自然言語処理を用いたゲノム配列からの特徴抽出
-BLSOMとLVQを組み合わせた半教師あり機械学習法の提案
-[[BLSOM Viewerの開発>BLSOMviewer]]

**Batch-Learning Self-Organizing Mapを用いたゲノム配列解析 [#x47907c4]
-コドン組成解析
--[[コドン出現頻度計算方法について>コドン組成について]]
--コドン組成とタンパク質生産量との関連の解明
--[[主成分分析の多変量解析による生物種固有なコドン組成の抽出>遺伝子発現量予測]]
--コドン組成に基づく生物種間比較
*SC-BLSOM (Self-Compressing BLSOM)の開発 [#d26891d5]
-SC-BLSOMを活用したメタゲノム配列に対する系統推定法の開発
-植物ゲノムからの微生物由来水平伝播候補遺伝子の網羅的な検出

-ゲノム配列のオリゴヌクレオチド組成による生物種固有な特徴の検出
--微生物ゲノムにおける水平伝播遺伝子候補の抽出
--微生物ゲノムにおける遺伝子の水平伝播からみた微生物間の進化過程の解明
---プロピオン酸酸化共生細菌ゲノム解読と共生によるゲノム進化の解明[[Kosaka et al. Genome Res., 2008>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18218977]]
---テーラーメードプロバイオティクスを目指したビフィズス菌属の俯瞰的ゲノム解析
*BLSOMを用いたゲノム配列解析 [#x47907c4]
**コドン組成解析 [#ufc20ffd]
-主成分分析の多変量解析による生物種固有なコドン組成の抽出
-[[コドン組成とタンパク質生産量との関連の解明>遺伝子発現量予測]]
-[[コドン組成に基づくBLSOM解析による生物種間比較と水平伝播遺伝子候補の検出>コドン組成に基づくBLSOM解析]]

--ヒトや哺乳類動物に特有な特徴を持つゲノム領域の特徴抽出
---ランダム配列を用いた機能領域の探索
---マウスインプリンティング遺伝子のDMRに共通な特徴の探索
---複製の時期、複製の開始や休止、染色体や細胞核の組織構造を決めているシグナルの探索。
**ゲノム配列に潜む連続塩基組成の生物種によるゲノムサイン (Genome Signature) の解明 [#ffadad00]
-ゲノムサインとその生物学的な意味の解明
-微生物ゲノムの水平伝播からみた微生物間の進化過程の解明
--プロピオン酸酸化共生細菌ゲノム解読と共生によるゲノム進化の解明
--テーラーメードプロバイオティクスを目指したビフィズス菌属の俯瞰的ゲノム解析

--遺伝子制御機構に関与する転写因子の特徴の解明と探索
---転写開始上流配列解析
---non-cording RNAに対する機能分類
---ゲノム配列が判明したが、他の分子生物学的な研究が進んでいない生物種について、重要なシグナル配列のin silico探索。
-ヒトや哺乳類動物に特有な特徴を持つゲノム領域の特徴抽出
--ランダム配列を用いた機能領域の探索
--マウスインプリンティング遺伝子のDMRに共通な特徴の探索
--複製の時期、複製の開始や休止、染色体や細胞核の組織構造を決めているシグナルの探索。
-遺伝子制御機構に関与する転写因子の特徴の解明と探索
--転写開始上流配列解析
--non-cording RNAに対する機能分類
-ウイルスゲノムの連続塩基組成に基づく宿主特異性の解明
-インフルエンザウイルスゲノムに対する変異予測

--インフルエンザウイルスゲノムに対する変異予測
**環境中より取得されたメタゲノム配列に対する生物系統推定法の開発 [#d44471c3]
-[[メタゲノム解析とは>http://en.wikipedia.org/wiki/Metagenomics]]
-[[BLSOMを用いた生物系統推定手法について>PEMS]]
-[[解析ソフトウェアPEMSの開発・公開>PEMS_Soft]]
-ヒト腸内細菌叢の機能解析
-石油汚染地下水メタゲノムから嫌気的石油分解候補遺伝子の探索
-深海熱水ナノバクテリアの次世代シーケンサによるメタゲノム解析
-マダニ腸内細菌メタゲノム解析
-活性汚泥からの微生物群集構造の解明
-微生物燃料電池
-浴槽水

-[[相同性検索とはまた異なった観点からのアミノ酸配列を対象としたたんぱく質の機能推定法の確立を目指して>アミノ酸配列解析]]
--オリゴペプタイド組成に着目したタンパク質機能分類
**[[地球環境システム>http://tric.rois.ac.jp/earth/]]プロジェクトへの参加 [#ud3dd032]
-キルギス・グレゴリア氷河メタゲノム解析
-南極や北極の氷山・氷床コアに存在する微生物の多様性の解明
-南極湖底中のコケ坊主の微生物相の解明と生命システムの推定
-南極湖底中のコケ坊主より単離された微生物ゲノム解読とその比較ゲノム解析
--南極および北極由来Pseudomonas属の低温適応とゲノム組成との関係性について
--南極由来Sphingomonas属の低温適応と遺伝子水平伝播の関係について
--水平伝播遺伝子と低温適応との関係について

-[[環境中より取得されたメタゲノム配列に対する生物系統推定法の開発>PEMS]]
--ヒト腸内細菌叢の機能解析
--石油汚染地下水メタゲノムから嫌気的石油分解候補遺伝子の探索
--深海熱水ナノバクテリアの次世代シーケンサによるメタゲノム解析
--キルギス・グレゴリア氷河メタゲノム解析
--マダニ腸内細菌メタゲノム解析
--活性汚泥からの微生物群集構造の解明
--[[解析ソフトウェアPEMSの開発・公開>PEMS]]
**メタゲノム配列からの新規ゲノム検出法の開発 [#q79df7c5]
-塩基組成を反映させたランダム配列を用いた新規ゲノム検出法の開発

-[[メタゲノム配列群からの新規ゲノム検出法の開発>メタゲノム配列群からの新規ゲノム検出法]]
**メタゲノム配列群集からのウイルスゲノムの検出と系統推定手法の開発 [#mc07aa3a]
-ダニメタゲノムからのウイルスゲノム検出とその由来推定

**水平伝播候補遺伝子の検出とその由来系統の推定法の開発 [#k1322127]
-真核生物とその共生細菌との水平伝播候補遺伝子のやりとりの解明に向けて
--ツェツェバエとその共生細菌
--原虫とその共生細菌

*[[地球環境システム@情報・システム研究開発機構新領域融合研究センター>http://tric.rois.ac.jp/earth/]] [#u96452d3]
-南極や北極の氷山・氷床コアに存在する微生物の多様性の解明
-南極湖底中のコケ坊主の微生物相の解明と生命システムの推定
-南極大陸サンプルより単離された微生物ゲノム解読
-環境内に生息する微生物叢での水平伝播候補遺伝子のやりとりの解明に向けて
-植物ゲノムからの微生物由来水平伝播候補遺伝子の検出に向けて

*ゲノム配列解析 [#h365879b]
*連続アミノ酸組成に基づくタンパク質アミノ酸配列解析 [#af87c97a]
-BLSOM解析によるタンパク質の機能別によるクラスタリングに基づく機能推定法の開発
-連続アミノ酸頻度の距離関係に基づくたんぱく質の機能分類法の開発
-ウイルスタンパク質アミノ酸配列に対するShort Linear Motif検出法の開発

*ウイルスゲノム配列解析 [#qe213e54]
-宿主適応に関係したインフルエンザウイルスゲノムの連続塩基組成の解析
-ウイルス種における連続塩基組成に基づく宿主特異性の解明
-新規ウイルス種に対する宿主域予測

*比較ゲノム解析 [#h365879b]
-大腸菌ゲノム国際アノテーション会議に参加し、MG1655とW3110の遺伝子開始位置の同定を共同で担当
-タイレリア原虫ゲノム解読プロジェクト
-次世代ゲノム解析によるタイレリアパルバ原虫遺伝的多様性の解明
-大気環境の物理化学的要因がヒトの環境適応能に及ぼす影響について
-その他機械学習法や自然言語処理を用いたゲノム配列からの特徴抽出

**ゲノムプロジェクトへの参加 [#kd77b955]
-Theileria orientalis
-Theileria parva
-Sarcoptes scabiei var. nyctereutisミトコンドリアゲノム
-Acidithiobacillus ferridurans JCM 18981
-Pelotomaculum thermopropionicum
-Escherichia coli K-12 アノテーションプロジェクト

*データベース構築 [#v9318952]
-微生物ゲノムDB構築
--[[GIB (Genome Information Broker):http://gib.genes.nig.ac.jp/]]:ゲノムが完全解読された微生物ゲノムを網羅したゲノム情報のデータベース
--[[GIB-V (Genome Information Broker for Virus):http://gib-v.genes.nig.ac.jp/]]:ゲノムが完全解読されたウィルスゲノムのデータベース
--[[GIB-IS (Genome Information Broker for Insersion Sequence):http://bioportal.ddbj.nig.ac.jp/is/index.html]]:微生物ゲノムにおける挿入配列(Insersion Sequence, IS)のデータベース
-[[微生物ゲノム再アノテーションプロジェクト(GTPS)>GTPS]]  [[GTPS>http://gtps.ddbj.nig.ac.jp/index_jp.php]]
-[[G-InforBIO (ゲノム配列解析用ソフト)>G-InforBIO]]  [[ダウンロードページ>http://www.wfcc.info/inforbio/G-InforBIO/download.html]]
-[[APIの開発 (DDBJ Web services)>Web services]]
-[[tRNADB-CE: エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース>http://trna.ie.niigata-u.ac.jp]]
--[[tRNADB-CEの解説>https://www.jstage.jst.go.jp/article/cicsj/26/1/26_1_11/_pdf]]
-[[持続可能型社会ならびに健康への貢献遺伝子データベース>http://dbcls.nagahama-i-bio.ac.jp]]
--[[環境中より取得されたメタゲノム配列に対する有用遺伝子の探索とデータベース構築について>http://www.jstage.jst.go.jp/article/cicsj/26/1/17/_pdf/-char/ja/]]
-[[tRNADB-CE: エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース>http://trna.nagahama-i-bio.ac.jp]]
--[[tRNADB-CEの解説>https://www.jstage.jst.go.jp/article/cicsj/26/1/26_1_11/_pdf]]
--[[環境中より取得されたメタゲノム配列に対する有用遺伝子の探索とデータベース構築について>https://www.jstage.jst.go.jp/article/cicsj/26/1/26_1_17/_pdf]]

--GIB (Genome Information Broker):ゲノムが完全解読された微生物ゲノムを網羅したゲノム情報のデータベース
--GIB-V (Genome Information Broker for Virus):ゲムが完全解読されたウィルスゲノムのデータベース
-微生物ゲノム再アノテーションプロジェクト(GTPS)[[paper>]]
-[[G-InforBIO (ゲノム配列解析用ソフト)>http://www.wfcc.info/inforbio/G-InforBIO/download.html]]
-DDBJ Web servicesの開発

*立体視を含む先端的な映像技術を用いたゲノムやバイオデータの可視化 [#l950fa03]
-[[ゲノムデータの可視化>ゲノムデータの可視化]]
-[[マウスのCT画像を対象としたマウスの3D画像の構築>マウスCT画像解析]]
-[[顕微鏡写真データを対象とした3D画像の構築>顕微鏡3D]]
-ゲノムデータの可視化
-マウスのCT画像を対象としたマウスの3D画像の構築
-顕微鏡写真データを対象とした3D画像の構築

*その他 (これまで参加してきたプロジェクトの紹介を兼ねて) [#b33118ab]
-[[日本語バイオポータルサイト(jabion):http://www.bioportal.jp/]]構築にも参加
-大腸菌ゲノム国際アノテーション会議に参加し、MG1655とW3110の遺伝子開始位置の同定を共同で担当
-[[GBIF日本ノード:http://gbif.ddbj.nig.ac.jp/portal/index.html]]の立ち上げにもちょっと参加。
*その他 (これまで参加したプロジェクトなど) [#b33118ab]
-[[日本語バイオポータルサイト(jabion):http://www.bioportal.jp/]]
-[[GBIF日本ノード:http://gbif.ddbj.nig.ac.jp/portal/index.html]]
-[[DDBJ運用業務:http://www.ddbj.nig.ac.jp/index-j.html]](登録業務システムの運用等)
-[[ライフサイエンス統合データベース>http://lifesciencedb.jp/]]