2021/09/21 更新

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アベ タカシ
阿部 貴志
ABE Takashi
所属
教育研究院 自然科学系 情報電子工学系列 教授
自然科学研究科 電気情報工学専攻 教授
工学部 工学科 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 2004年3月   総合研究大学院大学 )

研究分野

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

  • ライフサイエンス / ゲノム生物学

経歴(researchmap)

  • 新潟大学   工学部 工学科   教授

    2020年10月 - 現在

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  • 新潟大学   大学院自然科学研究科 電気情報工学専攻   教授

    2020年10月 - 現在

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  • 新潟大学   工学部 工学科   准教授

    2017年4月 - 2020年9月

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  • 新潟大学   自然科学研究科 電気情報工学専攻   准教授

    2011年10月 - 2020年9月

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  • 新潟大学   工学部 情報工学科 コンピュータサイエンス   准教授

    2011年10月 - 2017年3月

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  • 長浜バイオ大学   助教

    2007年4月 - 2011年9月

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  • 国立遺伝学研究所 生命情報・DDBJセンター   助教

    2004年4月 - 2007年3月

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  • 総合研究大学院大学 生命科学研究科遺伝学専攻 (併任)   School of Life Science, Department of Genetics   助教

    2004年4月 - 2007年3月

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  • 協和発酵工業株式会社   研究員

    2001年4月 - 2004年3月

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経歴

  • 新潟大学   工学部 工学科   教授

    2020年10月 - 現在

  • 新潟大学   工学部 工学科   准教授

    2017年4月 - 2020年9月

  • 新潟大学   自然科学研究科 電気情報工学専攻   准教授

    2011年10月 - 現在

  • 新潟大学   自然科学研究科 電気情報工学専攻   准教授

    2011年10月 - 現在

  • 新潟大学   コンピュータサイエンス   准教授

    2011年10月 - 2017年3月

所属学協会

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論文

  • Human cell-dependent, directional, time-dependent changes in the mono- and oligonucleotide compositions of SARS-CoV-2 genomes. 国際誌

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura

    BMC microbiology   21 ( 1 )   89 - 89   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: When a virus that has grown in a nonhuman host starts an epidemic in the human population, human cells may not provide growth conditions ideal for the virus. Therefore, the invasion of severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2), which is usually prevalent in the bat population, into the human population is thought to have necessitated changes in the viral genome for efficient growth in the new environment. In the present study, to understand host-dependent changes in coronavirus genomes, we focused on the mono- and oligonucleotide compositions of SARS-CoV-2 genomes and investigated how these compositions changed time-dependently in the human cellular environment. We also compared the oligonucleotide compositions of SARS-CoV-2 and other coronaviruses prevalent in humans or bats to investigate the causes of changes in the host environment. RESULTS: Time-series analyses of changes in the nucleotide compositions of SARS-CoV-2 genomes revealed a group of mono- and oligonucleotides whose compositions changed in a common direction for all clades, even though viruses belonging to different clades should evolve independently. Interestingly, the compositions of these oligonucleotides changed towards those of coronaviruses that have been prevalent in humans for a long period and away from those of bat coronaviruses. CONCLUSIONS: Clade-independent, time-dependent changes are thought to have biological significance and should relate to viral adaptation to a new host environment, providing important clues for understanding viral host adaptation mechanisms.

    DOI: 10.1186/s12866-021-02158-6

    PubMed

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  • An African tick flavivirus forming an independent clade exhibits unique exoribonuclease-resistant RNA structures in the genomic 3'-untranslated region. 査読 国際誌

    Hayato Harima, Yasuko Orba, Shiho Torii, Yongjin Qiu, Masahiro Kajihara, Yoshiki Eto, Naoya Matsuta, Bernard M Hang'ombe, Yuki Eshita, Kentaro Uemura, Keita Matsuno, Michihito Sasaki, Kentaro Yoshii, Ryo Nakao, William W Hall, Ayato Takada, Takashi Abe, Michael T Wolfinger, Martin Simuunza, Hirofumi Sawa

    Scientific reports   11 ( 1 )   4883 - 4883   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Tick-borne flaviviruses (TBFVs) infect mammalian hosts through tick bites and can cause various serious illnesses, such as encephalitis and hemorrhagic fevers, both in humans and animals. Despite their importance to public health, there is limited epidemiological information on TBFV infection in Africa. Herein, we report that a novel flavivirus, Mpulungu flavivirus (MPFV), was discovered in a Rhipicephalus muhsamae tick in Zambia. MPFV was found to be genetically related to Ngoye virus detected in ticks in Senegal, and these viruses formed a unique lineage in the genus Flavivirus. Analyses of dinucleotide contents of flaviviruses indicated that MPFV was similar to those of other TBFVs with a typical vertebrate genome signature, suggesting that MPFV may infect vertebrate hosts. Bioinformatic analyses of the secondary structures in the 3'-untranslated regions (UTRs) revealed that MPFV exhibited unique exoribonuclease-resistant RNA (xrRNA) structures. Utilizing biochemical approaches, we clarified that two xrRNA structures of MPFV in the 3'-UTR could prevent exoribonuclease activity. In summary, our findings provide new information regarding the geographical distribution of TBFV and xrRNA structures in the 3'-UTR of flaviviruses.

    DOI: 10.1038/s41598-021-84365-9

    PubMed

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  • Batch-Learning Self-Organizing Map Identifies Horizontal Gene Transfer Candidates and Their Origins in Entire Genomes 査読

    Takashi Abe, Yu Akazawa, Atsushi Toyoda, Hironori Niki, Tomoya Baba

    Frontiers in Microbiology   11   2020年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    DOI: 10.3389/fmicb.2020.01486

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  • Behavioral and brain- transcriptomic synchronization between the two opponents of a fighting pair of the fish Betta splendens. 査読 国際誌

    Trieu-Duc Vu, Yuki Iwasaki, Shuji Shigenobu, Akiko Maruko, Kenshiro Oshima, Erica Iioka, Chao-Li Huang, Takashi Abe, Satoshi Tamaki, Yi-Wen Lin, Chih-Kuan Chen, Mei-Yeh Lu, Masaru Hojo, Hao-Ven Wang, Shun-Fen Tzeng, Hao-Jen Huang, Akio Kanai, Takashi Gojobori, Tzen-Yuh Chiang, H Sunny Sun, Wen-Hsiung Li, Norihiro Okada

    PLoS genetics   16 ( 6 )   e1008831   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Conspecific male animals fight for resources such as food and mating opportunities but typically stop fighting after assessing their relative fighting abilities to avoid serious injuries. Physiologically, how the fighting behavior is controlled remains unknown. Using the fighting fish Betta splendens, we studied behavioral and brain-transcriptomic changes during the fight between the two opponents. At the behavioral level, surface-breathing, and biting/striking occurred only during intervals between mouth-locking. Eventually, the behaviors of the two opponents became synchronized, with each pair showing a unique behavioral pattern. At the physiological level, we examined the expression patterns of 23,306 brain transcripts using RNA-sequencing data from brains of fighting pairs after a 20-min (D20) and a 60-min (D60) fight. The two opponents in each D60 fighting pair showed a strong gene expression correlation, whereas those in D20 fighting pairs showed a weak correlation. Moreover, each fighting pair in the D60 group showed pair-specific gene expression patterns in a grade of membership analysis (GoM) and were grouped as a pair in the heatmap clustering. The observed pair-specific individualization in brain-transcriptomic synchronization (PIBS) suggested that this synchronization provides a physiological basis for the behavioral synchronization. An analysis using the synchronized genes in fighting pairs of the D60 group found genes enriched for ion transport, synaptic function, and learning and memory. Brain-transcriptomic synchronization could be a general phenomenon and may provide a new cornerstone with which to investigate coordinating and sustaining social interactions between two interacting partners of vertebrates.

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1008831

    PubMed

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  • A strategy for predicting gene functions from genome and metagenome sequences on the basis of oligopeptide frequency distance. 査読

    Takashi Abe, Ryo Ikarashi, Masaya Mizoguchi, Masashi Otake, Toshimichi Ikemura

    Genes & genetic systems   95 ( 1 )   11 - 19   2020年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    As a result of the extensive decoding of a massive amount of genomic and metagenomic sequence data, a large number of genes whose functions cannot be predicted by sequence similarity searches are accumulating, and such genes are of little use to science or industry. Current genome and metagenome sequencing largely depend on high-throughput and low-cost methods. In the case of genome sequencing for a single species, high-density sequencing can reduce sequencing errors. For metagenome sequences, however, high-density sequencing does not necessarily increase the sequence quality because multiple and unknown genomes, including those of closely related species, are likely to exist in the sample. Therefore, a function prediction method that is robust against sequence errors becomes an increased need. Here, we present a method for predicting protein gene function that does not depend on sequence similarity searches. Using an unsupervised machine learning method called BLSOM (batch-learning self-organizing map) for short oligopeptide frequencies, we previously developed a sequence alignment-free method for clustering bacterial protein genes according to clusters of orthologous groups of proteins (COGs), without using information from COGs during machine learning. This allows function-unknown proteins to cluster with function-known proteins, based solely on similarity with respect to oligopeptide frequency, although the method required high-performance supercomputers (HPCs). Based on a wide range of knowledge obtained with HPCs, we have now developed a strategy to correlate function-unknown proteins with COG categories, using only oligopeptide frequency distances (OPDs), which can be conducted with PC-level computers. The OPD strategy is suitable for predicting the functions of proteins with low sequence similarity and is applied here to predict the functions of a large number of gene candidates discovered using metagenome sequencing.

    DOI: 10.1266/ggs.19-00041

    PubMed

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  • The complete mitochondrial genome of Sarcoptes scabiei var. nyctereutis from the Japanese raccoon dog: Prediction and detection of two transfer RNAs (tRNA-A and tRNA-Y) 査読

    Takafumi Ueda, Hiroshi Tarui, Nobuhide Kido, Keitaro Imaizumi, Kenji Hikosaka, Takashi Abe, Daisuke Minegishi, Yoshifumi Tada, Masataka Nakagawa, Sohei Tanaka, Tomoko Omiya, Kouki Morikaku, Minori Kawahara, Takane Kikuchi-Ueda, Teruo Akuta, Yasuo Ono

    Genomics   111 ( 6 )   1183 - 1191   2019年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.ygeno.2018.09.002

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  • Viral population analysis of the taiga tick, Ixodes persulcatus, by using Batch Learning Self-Organizing Maps and BLAST search. 査読

    Yongjin Qiu, Takashi Abe, Ryo Nakao, Kenro Satoh, Chihiro Sugimoto

    The Journal of veterinary medical science   81 ( 3 )   401 - 410   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Ticks transmit a wide range of viral, bacterial, and protozoal pathogens, which are often zoonotic. Several novel tick-borne viral pathogens have been reported during the past few years. The aim of this study was to investigate a diversity of tick viral populations, which may contain as-yet unidentified viruses, using a combination of high throughput pyrosequencing and Batch Learning Self-Organizing Map (BLSOM) program, which enables phylogenetic estimation based on the similarity of oligonucleotide frequencies. DNA/cDNA prepared from virus-enriched fractions obtained from Ixodes persulcatus ticks was pyrosequenced. After de novo assembly, contigs were cataloged by the BLSOM program. In total 41 different viral families and order including those previously associated with human and animal diseases such as Bunyavirales, Flaviviridae, and Reoviridae, were detected. Therefore, our strategy is applicable for viral population analysis of other arthropods of medical and veterinary importance, such as mosquitos and lice. The results lead to the contribution to the prediction of emerging tick-borne viral diseases. A sufficient understanding of tick viral populations will also empower to analyze and understand tick biology including vector competency and interactions with other pathogens.

    DOI: 10.1292/jvms.18-0483

    PubMed

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  • Phylogeographic analysis of human influenza A and B viruses in Myanmar, 2010-2015. 査読 国際誌

    Khin Thu Zar Htwe, Clyde Dapat, Yugo Shobugawa, Takashi Odagiri, Akinobu Hibino, Hiroki Kondo, Ren Yagami, Takehiko Saito, Nobuhiro Takemae, Tsutomu Tamura, Hisami Watanabe, Yadanar Kyaw, Nay Lin, Yi Yi Myint, Htay Htay Tin, Win Thein, Latt Latt Kyaw, Pan Ei Soe, Makoto Naito, Hassan Zaraket, Hiroshi Suzuki, Takashi Abe, Reiko Saito

    PloS one   14 ( 1 )   e0210550   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We investigated the circulation patterns of human influenza A and B viruses in Myanmar between 2010 and 2015 by analyzing full HA genes. Upper respiratory tract specimens were collected from patients with symptoms of influenza-like illness. A total of 2,860 respiratory samples were screened by influenza rapid diagnostic test, of which 1,577 (55.1%) and 810 (28.3%) were positive for influenza A and B, respectively. Of the 1,010 specimens that were positive for virus isolation, 370 (36.6%) were A(H1N1)pdm09, 327 (32.4%) were A(H3N2), 130 (12.9%) B(Victoria), and 183 (18.1%) were B(Yamagata) viruses. Our data showed that influenza epidemics mainly occurred during the rainy season in Myanmar. Our three study sites, Yangon, Pyinmana, and Pyin Oo Lwin had similar seasonality and circulating type and subtype of influenza in a given year. Moreover, viruses circulating in Myanmar during the study period were closely related genetically to those detected in Thailand, India, and China. Phylogeographic analysis showed that A(H1N1)pdm09 viruses in Myanmar originated from Europe and migrated to other countries via Japan. Similarly, A(H3N2) viruses in Myanmar originated from Europe, and disseminated to the various countries via Australia. In addition, Myanmar plays a key role in reseeding of influenza B viruses to Southeast Asia and East Asia as well as Europe and Africa. Thus, we concluded that influenza virus in Myanmar has a strong link to neighboring Asian countries, Europe and Oceania.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0210550

    PubMed

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  • Complete Genome Sequence of Acidithiobacillus ferridurans JCM 18981. 査読

    Tomoko Miyauchi, Atsushi Kouzuma, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    Microbiology Resource Announcements   7   e01028018   2018年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/MRA.01028-18

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  • Discovery of Mwinilunga alphavirus: A novel alphavirus in Culex mosquitoes in Zambia. 査読 国際誌

    Shiho Torii, Yasuko Orba, Bernard M Hang'ombe, Aaron S Mweene, Yuji Wada, Paulina D Anindita, Wallaya Phongphaew, Yongjin Qiu, Masahiro Kajihara, Akina Mori-Kajihara, Yoshiki Eto, Hayato Harima, Michihito Sasaki, Michael Carr, William W Hall, Yuki Eshita, Takashi Abe, Hirofumi Sawa

    Virus research   250   31 - 36   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Mosquito-borne alphaviruses are disseminated globally and cause febrile illness in humans and animals. Since the prevalence and diversity of alphaviruses has not been previously investigated in Zambia, reverse transcription PCR was employed as a broad-spectrum approach for the detection of alphaviruses in mosquitoes. From 552 mosquito pools, a novel alphavirus, tentatively named Mwinilunga alphavirus (MWAV), was discovered from a single Culex quinquefasciatus mosquito pool. The full genome of MWAV was subsequently determined, and pairwise comparisons demonstrated that MWAV represented a new alphavirus species. Phylogenetic analyses and a linear discriminant analysis based on the dinucleotide ratios in various virus sequences indicated that MWAV is related to a mosquito-specific alphavirus distinct from other known mosquito-borne alphaviruses due to its inability to replicate in vertebrate cell lines. Further analyses of these novel alphaviruses will help to facilitate a greater understanding of the molecular determinants of host range restriction and the evolutionary relationships of alphaviruses.

    DOI: 10.1016/j.virusres.2018.04.005

    PubMed

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  • Methylomusa anaerophila gen. nov., sp. nov., an anaerobic methanol-utilizing bacterium isolated from a microbial fuel cell. 査読

    Nanako Amano, Ayaka Yamamuro, Morio Miyahara, Atsushi Kouzuma, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology   68   1118 - 1122   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • IntroMap: a signal analysis based method for the detection of genomic introgressions 査読

    Daniel J. Shea, Motoki Shimizu, Namiko Nishida, Eigo Fukai, Takashi Abe, Ryo Fujimoto, Keiichi Okazaki

    BMC GENETICS   18 ( 101 )   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BIOMED CENTRAL LTD  

    Background: Breeding programs often rely on marker-assisted tests or variant calling of next generation sequence (NGS) data to identify regions of genomic introgression arising from the hybridization of two plant species. In this paper we present IntroMap, a bioinformatics pipeline for the screening of candidate plants through the application of signal processing techniques to NGS data, using alignment to a reference genome sequence (annotation is not required) that shares homology with the recurrent parental cultivar, and without the need for de novo assembly of the read data or variant calling.
    Results: We show the accurate identification of introgressed genomic regions using both in silico simulated genomes, and a hybridized cultivar data set using our pipeline. Additionally we show, through targeted marker-based assays, validation of the IntroMap predicted regions for the hybrid cultivar.
    Conclusions: This approach can be used to automate the screening of large populations, reducing the time and labor required, and can improve the accuracy of the detection of introgressed regions in comparison to a marker-based approach. In contrast to other approaches that generally rely upon a variant calling step, our method achieves accurate identification of introgressed regions without variant calling, relying solely upon alignment.

    DOI: 10.1186/s12863-017-0568-5

    Web of Science

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  • Non-autotrophic methanogens dominate in anaerobic digesters 査読

    Atsushi Kouzuma, Maho Tsutsumi, Shun'ichi Ishii, Yoshiyuki Ueno, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    SCIENTIFIC REPORTS   7   1510   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Anaerobic digesters are man-made habitats for fermentative and methanogenic microbes, and are characterized by extremely high concentrations of organics. However, little is known about how microbes adapt to such habitats. In the present study, we report phylogenetic, metagenomic, and metatranscriptomic analyses of microbiomes in thermophilic packed-bed digesters fed acetate as the major substrate, and we have shown that acetoclastic and hydrogenotrophic methanogens that utilize acetate as a carbon source dominate there. Deep sequencing and precise binning of the metagenomes reconstructed complete genomes for two dominant methanogens affiliated with the genera Methanosarcina and Methanothermobacter, along with 37 draft genomes. The reconstructed Methanosarcina genome was almost identical to that of a thermophilic acetoclastic methanogen Methanosarcina thermophila TM-1, indicating its cosmopolitan distribution in thermophilic digesters. The reconstructed Methanothermobacter (designated as Met2) was closely related to Methanothermobacter tenebrarum, a non-autotrophic hydrogenotrophic methanogen that grows in the presence of acetate. Met2 lacks the Cdh complex required for CO2 fixation, suggesting that it requires organic molecules, such as acetate, as carbon sources. Although the metagenomic analysis also detected autotrophic methanogens, they were less than 1% in abundance of Met2. These results suggested that non-autotrophic methanogens preferentially grow in anaerobic digesters containing high concentrations of organics.

    DOI: 10.1038/s41598-017-01752-x

    Web of Science

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  • An artificial intelligence approach fit for tRNA gene studies in the era of big sequence data 査読

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Toshimichi Ikemura

    Genes and Genetic Systems   92 ( 1 )   43 - 54   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Genetics Society of Japan  

    Unsupervised data mining capable of extracting a wide range of knowledge from big data without prior knowledge or particular models is a timely application in the era of big sequence data accumulation in genome research. By handling oligonucleotide compositions as high-dimensional data, we have previously modified the conventional self-organizing map (SOM) for genome informatics and established BLSOM, which can analyze more than ten million sequences simultaneously. Here, we develop BLSOM specialized for tRNA genes (tDNAs) that can cluster (self-organize) more than one million microbial tDNAs according to their cognate amino acid solely depending on tetra- and pentanucleotide compositions. This unsupervised clustering can reveal combinatorial oligonucleotide motifs that are responsible for the amino acid-dependent clustering, as well as other functionally and structurally important consensus motifs, which have been evolutionarily conserved. BLSOM is also useful for identifying tDNAs as phylogenetic markers for special phylotypes. When we constructed BLSOM with ‘species-unknown’ tDNAs from metagenomic sequences plus ‘species-known’ microbial tDNAs, a large portion of metagenomic tDNAs self-organized with species-known tDNAs, yielding information on microbial communities in environmental samples. BLSOM can also enhance accuracy in the tDNA database obtained from big sequence data. This unsupervised data mining should become important for studying numerous functionally unclear RNAs obtained from a wide range of organisms.

    DOI: 10.1266/ggs.16-00068

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  • Genomic features of uncultured methylotrophs in activated-sludge microbiomes grown under different enrichment procedures 査読

    Kazuki Fujinawa, Yusuke Asai, Morio Miyahara, Atsushi Kouzuma, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    SCIENTIFIC REPORTS   6   26650   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Methylotrophs are organisms that are able to grow on C1 compounds as carbon and energy sources. They play important roles in the global carbon cycle and contribute largely to industrial wastewater treatment. To identify and characterize methylotrophs that are involved in methanol degradation in wastewater-treatment plants, methanol-fed activated-sludge (MAS) microbiomes were subjected to phylogenetic and metagenomic analyses, and genomic features of dominant methylotrophs in MAS were compared with those preferentially grown in laboratory enrichment cultures (LECs). These analyses consistently indicate that Hyphomicrobium plays important roles in MAS, while Methylophilus occurred predominantly in LECs. Comparative analyses of bin genomes reconstructed for the Hyphomicrobium and Methylophilus methylotrophs suggest that they have different C1-assimilation pathways. In addition, function-module analyses suggest that their cell-surface structures are different. Comparison of the MAS bin genome with genomes of closely related Hyphomicrobium isolates suggests that genes unnecessary in MAS (for instance, genes for anaerobic respiration) have been lost from the genome of the dominant methylotroph. We suggest that genomic features and coded functions in the MAS bin genome provide us with insights into how this methylotroph adapts to activated-sludge ecosystems.

    DOI: 10.1038/srep26650

    Web of Science

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  • Understanding skin color variations as an adaptation by detecting gene-environment interactions 査読

    Sumiko Anno, Kazuhiko Ohshima, Takashi Abe

    Gene-Environment Interaction Analysis: Methods in Bioinformatics and Computational Biology   1 - 37   2016年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.  

    Genetic and environmental factors influence the elaborate feedback mechanism that enables the human adaptive form to make internal adjustments in response to environmental stimuli. Human survival may ultimately depend on research elucidating the complex dynamics of the human genome, as well as an understanding of how environmental pressures affect the genome and influence human traits. This chapter reviews our present knowledge of the mechanisms by which haplotypes comprising multiple single-nucleotide polymorphisms (SNPs) can contribute to differences between human population groups. Herein, we describe current approaches to detecting natural selection in pigmentation candidate genes on the basis of haplotypes revealed by SNP analyses. This chapter also discusses methods for elucidating the selective genetic mechanisms that have operated to alter human skin pigmentation, which may be induced by ultraviolet radiation (UVR) in the birthplaces of human populations. Finally, we present our recommendation of spatial statistical methods for clarifying gene-environment interactions, as applicable to interactions with UVR levels. Spatial statistical approaches that apply environmental association rules can be used to extend our knowledge of human adaptation to the environment.

    DOI: 10.4032/9789814669641

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  • Horizontally Transferred Genetic Elements in the Tsetse Fly Genome: An Alignment-Free Clustering Approach Using Batch Learning Self-Organising Map (BLSOM) 査読

    Ryo Nakao, Takashi Abe, Shunsuke Funayama, Chihiro Sugimoto

    BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL   2016   3164624   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:HINDAWI LTD  

    Tsetse flies (Glossina spp.) are the primary vectors of trypanosomes, which can cause human and animal African trypanosomiasis in Sub-Saharan African countries. The objective of this study was to explore the genome of Glossina morsitans morsitans for evidence of horizontal gene transfer (HGT) from microorganisms. We employed an alignment-free clustering method, that is, batch learning self-organising map (BLSOM), in which sequence fragments are clustered based on the similarity of oligonucleotide frequencies independently of sequence homology. After an initial scan of HGT events using BLSOM, we identified 3.8% of the tsetse fly genome as HGT candidates. The predicted donors of these HGT candidates included known symbionts, such as Wolbachia, as well as bacteria that have not previously been associated with the tsetse fly. We detected HGT candidates from diverse bacteria such as Bacillus and Flavobacteria, suggesting a past association between these taxa. Functional annotation revealed that the HGT candidates encoded loci in various functional pathways, such as metabolic and antibiotic biosynthesis pathways. These findings provide a basis for understanding the coevolutionary history of the tsetse fly and its microbes and establish the effectiveness of BLSOM for the detection of HGT events.

    DOI: 10.1155/2016/3164624

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  • CG-containing oligonucleotides and transcriptionfactor-binding motifs are enrichedin human pericentric regions 査読

    Yoshiko Wada, Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Ikuo Tooyama, Toshimichi Ikemura

    Genes and Genetic Systems   90 ( 1 )   43 - 53   2015年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Genetics Society of Japan  

    Unsupervised data mining capable of extracting a wide range of information from big sequence data without prior knowledge or particular models is highly desirable in an era of big data accumulation for research on genes, genomes and genetic systems. By handling oligonucleotide compositions in genomic sequences as high-dimensional data, we have previously modified the conventional SOM (self-organizing map) for genome informatics and established BLSOM for oligonucleotide composition, which can analyze more than ten million sequences simultaneously and is thus suitable for big data analyses. Oligonucleotides often represent motif sequences responsible for sequence-specific binding of proteins such as transcription factors. The distribution of such functionally important oligonucleotides is probably biased in genomic sequences, and may differ among genomic regions. When constructing BLSOMs to analyze pentanucleotide composition in 50-kb sequences derived from the human genome in this study, we found that BLSOMs did not classify human sequences according to chromosome but revealed several specific zones, which are enriched for a class of CG-containing pentanucleotides
    these zones are composed primarily of sequences derived from pericentric regions. The biological significance of enrichment of these pentanucleotides in pericentric regions is discussed in connection with cell type- and stage-dependent formation of the condensed heterochromatin in the chromocenter, which is formed through association of pericentric regions of multiple chromosomes.

    DOI: 10.1266/ggs.90.43

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  • Multi-Pathway Cellular Analysis on Crude Natural Drugs/Herbs from Japanese Kampo Formulations 査読

    Shizuka Eshima, Satoru Yokoyama, Takashi Abe, Yoshihiro Hayakawa, Ikuo Saiki

    PLOS ONE   10 ( 6 )   e0128872   2015年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    Kampo formulations comprise a number of crude natural drugs/herbs as constituents. The crude drugs/herbs have been traditionally classified by their traditional classifications or efficacies in Kampo medicines; however, it has been difficult to establish the scientific link between experimental evidence and traditional classifications in Kampo medicine. To clarify such traditional conceptions, we tested 112 crude drugs/herbs that are major components of Kampo formulations, in the multi-pathway analysis of 10 well-studied transcriptional activities including CREB, ERSF, HIF-1 alpha, IRFs, MYC, NF-kappa B, p53, SMAD, SOX2, and TCF/LEF in A549 human lung cancer cells. By clustering the results of multi-pathway analysis with the Spearman rank-correlation coefficient and Ward linkage, three distinct traditional categories were significantly enriched in the major groupings, which are heat-clearing and dampness-drying herbs, acrid and warm exterior-resolving herbs, and acrid and cool exterior-resolving herbs. These results indicate that these crude drugs/herbs have similar effects on intracellular signaling and further imply that the traditional classifications of those enriched crude drugs/herbs can be supported by such experimental evidence. Collectively, our new in vitro multi-pathway analysis may be useful to clarify the mechanism of action of crude drugs/herbs and Kampo formulations.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0128872

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  • Potential Small Guide RNAs for tRNase Z(L) from Human Plasma, Peripheral Blood Mononuclear Cells, and Cultured Cell Lines 査読

    Sho Ninomiya, Mitsuoki Kawano, Takashi Abe, Tatsuya Ishikawa, Masayuki Takahashi, Masato Tamura, Yoshiaki Takahashi, Masayuki Nashimoto

    PLOS ONE   10 ( 3 )   e0118631   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    Several pieces of evidence suggest that small RNA degradation products together with tRNase Z(L) appear to form another layer of the whole gene regulatory network. The degraded RNAsuch as a 5'-half-tRNA and an rRNA fragment function as small guide RNA (sgRNA) to guide the enzyme to target RNA. We were curious whether there exist RNAs in plasma that can function as sgRNAs for tRNase Z(L), whether these RNAs are working as signaling molecules between cells to fulfill physiological roles, and whether there are any differences in plasma sgRNA species and levels between normal and pathological conditions. Here, we analyzed small plasma RNAs from three healthy persons and three multiple myeloma patients for potential sgRNAs by deep sequencing. We also examined small RNAs from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of three healthy persons and three myeloma patients and from various cultured human cell lines for sgRNAs. We found that read-number distribution patterns of plasma and PBMC RNAs differ between persons in the range of 5-40 nt and that there are many RNA species that exist significantly more or less abundantly in the plasma or PBMC of the myeloma patients than those of the healthy persons. Furthermore, we found that there are many potential sgRNAs in the 5-40-nt RNAs and that, among them, a 31-nt RNA fragment derived from 94-nt Y4-RNA, which can function as a 50-half-tRNA-type sgRNA, is overwhelmingly abundant in the plasma of 2/3 of the examinees. These observations suggest that the gene regulatory network via tRNase Z(L) and sgRNA may be extended intercellularly.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0118631

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  • Development of Self-Compressing BLSOM for Comprehensive Analysis of Big Sequence Data 招待 査読

    Akihito Kikuchi, Toshimichi Ikemura, Takashi Abe

    BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL   2015   506052   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:HINDAWI PUBLISHING CORPORATION  

    With the remarkable increase in genomic sequence data from various organisms, novel tools are needed for comprehensive analyses of available big sequence data. We previously developed a Batch-Learning Self-Organizing Map (BLSOM), which can cluster genomic fragment sequences according to phylotype solely dependent on oligonucleotide composition and applied to genome and metagenomic studies. BLSOM is suitable for high-performance parallel-computing and can analyze big data simultaneously, but a large-scale BLSOM needs a large computational resource. We have developed Self-Compressing BLSOM (SC-BLSOM) for reduction of computation time, which allows us to carry out comprehensive analysis of big sequence data without the use of high-performance supercomputers. The strategy of SC-BLSOM is to hierarchically construct BLSOMs according to data class, such as phylotype. The first-layer BLSOM was constructed with each of the divided input data pieces that represents the data subclass, such as phylotype division, resulting in compression of the number of data pieces. The second BLSOM was constructed with a total of weight vectors obtained in the first-layer BLSOMs. We compared SC-BLSOM with the conventional BLSOM by analyzing bacterial genome sequences. SC-BLSOM could be constructed faster than BLSOM and cluster the sequences according to phylotype with high accuracy, showing the method's suitability for efficient knowledge discovery from big sequence data.

    DOI: 10.1155/2015/506052

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  • Metagenomic approaches to identify potential pathogens in ticks 査読

    Ryo Nakao, Qiu Yongjin, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Chihiro Sugimoto

    GENES & GENETIC SYSTEMS   89 ( 6 )   277 - 277   2014年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • Evolutionary Changes in Vertebrate Genome Signatures with Special Focus on Coelacanth 査読

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Norihiro Okada, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Toshimichi Ikemura

    DNA RESEARCH   21 ( 5 )   459 - 467   2014年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    With a remarkable increase in genomic sequence data of a wide range of species, novel tools are needed for comprehensive analyses of the big sequence data. Self-organizingmap (SOM) is a powerful tool for clustering high-dimensional data on one plane. For oligonucleotide composition shandled as high-dimensional data, we have previously modified the conventional SOM for genome informatics: BLSOM. In the present study, we constructed BLSOMs for oligonucleotide compositions in fragment sequences (e.g. 100 kb) from a wide range of vertebrates, including coelacanth, and found that the sequences were clustered primarily according to species without species information. As one of the nearest living relatives of tetrapod ancestors, coelacanth is believed to provide access to the phenotypic and genomic transitions leading to the emergence of tetrapods. The characteristic oligonucleotide composition found for coelacanth was connected with the lowest dinucleotide CG occurrence (i.e. the highest CG suppression) among fishes, which was rather equivalent to that of tetrapods. This evident CG suppression in coelacanth should reflect molecular evolutionary processes of epigenetic systems including DNA methylation during vertebrate evolution. Sequence of a de novo DNA methylase (Dntm3a) of coelacanth was found to be more closely related to that of tetrapods than that of other fishes.

    DOI: 10.1093/dnares/dsu012

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  • Metagenomic Analyses Reveal the Involvement of Syntrophic Consortia in Methanol/Electricity Conversion in Microbial Fuel Cells 査読

    Ayaka Yamamuro, Atsushi Kouzuma, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    PLOS ONE   9 ( 5 )   e98425   2014年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    Methanol is widely used in industrial processes, and as such, is discharged in large quantities in wastewater. Microbial fuel cells (MFCs) have the potential to recover electric energy from organic pollutants in wastewater; however, the use of MFCs to generate electricity from methanol has not been reported. In the present study, we developed single-chamber MFCs that generated electricity from methanol at the maximum power density of 220 mW m(-2) (based on the projected area of the anode). In order to reveal how microbes generate electricity from methanol, pyrosequencing of 16S rRNA-gene amplicons and Illumina shotgun sequencing of metagenome were conducted. The pyrosequencing detected in abundance Dysgonomonas, Sporomusa, and Desulfovibrio in the electrolyte and anode and cathode biofilms, while Geobacter was detected only in the anode biofilm. Based on known physiological properties of these bacteria, it is considered that Sporomusa converts methanol into acetate, which is then utilized by Geobacter to generate electricity. This speculation is supported by results of shotgun metagenomics of the anode-biofilm microbes, which reconstructed relevant catabolic pathways in these bacteria. These results suggest that methanol is anaerobically catabolized by syntrophic bacterial consortia with electrodes as electron acceptors.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0098425

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  • TRNADB-CE: TRNA gene database well-timed in the era of big sequence data 査読

    Takashi Abe, Hachiro Inokuchi, Yuko Yamada, Akira Muto, Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura

    Frontiers in Genetics   5 ( MAY )   114   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Research Foundation  

    The tRNA gene data base curated by experts "tRNADB-CE" (http://trna.ie.niigata-u.ac.jp) was constructed by analyzing 1,966 complete and 5,272 draft genomes of prokaryotes, 171 viruses', 121 chloroplasts', and 12 eukaryotes' genomes plus fragment sequences obtained by metagenome studies of environmental samples. 595,115 tRNA genes in total, and thus two times of genes compiled previously, have been registered, for which sequence, clover-leaf structure, and results of sequence-similarity and oligonucleotide-pattern searches can be browsed. To provide collective knowledge with help from experts in tRNA researches, we added a column for enregistering comments to each tRNA. By grouping bacterial tRNAs with an identical sequence, we have found high phylogenetic preservation of tRNA sequences, especially at the phylum level. Since many species-unknown tRNAs from metagenomic sequences have sequences identical to those found in species-known prokaryotes, the identical sequence group (ISG) can provide phylogenetic markers to investigate the microbial community in an environmental ecosystem. This strategy can be applied to a huge amount of short sequences obtained from next-generation sequencers, as showing that tRNADB-CE is a well-timed database in the era of big sequence data. It is also discussed that batch-learning self-organizing-map with oligonucleotide composition is useful for efficient knowledge discovery from big sequence data. © 2014 Abe, Inokuchi, Yamada, Muto, Iwasaki and Ikemura.

    DOI: 10.3389/fgene.2014.00114

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  • Visualization of Genome Signatures of Eukaryote Genomes by Batch-Learning Self-Organizing Map with a Special Emphasis on Drosophila Genomes 査読

    Takashi Abe, Yuta Hamano, Toshimichi Ikemura

    BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL   2014   985706   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:HINDAWI PUBLISHING CORPORATION  

    A strategy of evolutionary studies that can compare vast numbers of genome sequences is becoming increasingly important with the remarkable progress of high-throughput DNA sequencing methods. We previously established a sequence alignment-free clustering method "BLSOM" for di-, tri-, and tetranucleotide compositions in genome sequences, which can characterize sequence characteristics (genome signatures) of a wide range of species. In the present study, we generated BLSOMs for tetra- and pentanucleotide compositions in approximately one million sequence fragments derived from 101 eukaryotes, for which almost complete genome sequences were available. BLSOM recognized phylotype-specific characteristics (e.g., key combinations of oligonucleotide frequencies) in the genome sequences, permitting phylotype-specific clustering of the sequences without any information regarding the species. In our detailed examination of 12 Drosophila species, the correlation between their phylogenetic classification and the classification on the BLSOMs was observed to visualize oligonucleotides diagnostic for species-specific clustering.

    DOI: 10.1155/2014/985706

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  • A Novel Bioinformatics Strategy to Analyze Microbial Big Sequence Data for Efficient Knowledge Discovery: Batch-Learning Self-Organizing Map (BLSOM). 査読

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Toshimichi Ikemura

    Microorganisms   1 ( 1 )   137 - 157   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/microorganisms1010137

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  • Comparative Metagenomics of Anode-Associated Microbiomes Developed in Rice Paddy-Field Microbial Fuel Cells 査読

    Atsushi Kouzuma, Takuya Kasai, Gen Nakagawa, Ayaka Yamamuro, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    PLOS ONE   8 ( 11 )   e77443   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    In sediment-type microbial fuel cells (sMFCs) operating in rice paddy fields, rice-root exudates are converted to electricity by anode-associated rhizosphere microbes. Previous studies have shown that members of the family Geobacteraceae are enriched on the anodes of rhizosphere sMFCs. To deepen our understanding of rhizosphere microbes involved in electricity generation in sMFCs, here, we conducted comparative analyses of anode-associated microbiomes in three MFC systems: a rice paddy-field sMFC, and acetate-and glucose-fed MFCs in which pieces of graphite felt that had functioned as anodes in rice paddy-field sMFC were used as rhizosphere microbe-bearing anodes. After electric outputs became stable, microbiomes associated with the anodes of these MFC systems were analyzed by pyrotag sequencing of 16S rRNA gene amplicons and Illumina shotgun metagenomics. Pyrotag sequencing showed that Geobacteraceae bacteria were associated with the anodes of all three systems, but the dominant Geobacter species in each MFC were different. Specifically, species closely related to G. metallireducens comprised 90% of the anode Geobacteraceae in the acetate-fed MFC, but were only relatively minor components of the rhizosphere sMFC and glucose-fed MFC, whereas species closely related to G. psychrophilus were abundantly detected. This trend was confirmed by the phylogenetic assignments of predicted genes in shotgun metagenome sequences of the anode microbiomes. Our findings suggest that G. psychrophilus and its related species preferentially grow on the anodes of rhizosphere sMFCs and generate electricity through syntrophic interactions with organisms that excrete electron donors.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0077443

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  • Approaches to Detecting Gene-Environment Interactions in Human Variation Using Genetic Engineering, Remote Sensing and GIS. 査読

    Sumiko Anno, Kazuhiko Ohshima, Takashi Abe, Takeo Tadono, Aya Yamamoto, Tamotsu Igarashi

    Journal of Earth Science and Engineering   3   371 - 378   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Novel bioinformatics strategies for prediction of directional sequence changes in influenza virus genomes and for surveillance of potentially hazardous strains 査読

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Yoshiko Wada, Kennosuke Wada, Toshimichi Ikemura

    BMC INFECTIOUS DISEASES   13   2013年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BIOMED CENTRAL LTD  

    Background: With the remarkable increase of microbial and viral sequence data obtained from high-throughput DNA sequencers, novel tools are needed for comprehensive analysis of the big sequence data. We have developed "Batch-Learning Self-Organizing Map (BLSOM)" which can characterize very many, even millions of, genomic sequences on one plane. Influenza virus is one of zoonotic viruses and shows clear host tropism. Important issues for bioinformatics studies of influenza viruses are prediction of genomic sequence changes in the near future and surveillance of potentially hazardous strains.
    Methods: To characterize sequence changes in influenza virus genomes after invasion into humans from other animal hosts, we applied BLSOMs to analyses of mono-, di-, tri-, and tetranucleotide compositions in all genome sequences of influenza A and B viruses and found clear host-dependent clustering (self-organization) of the sequences.
    Results: Viruses isolated from humans and birds differed in mononucleotide composition from each other. In addition, host-dependent oligonucleotide compositions that could not be explained with the host-dependent mononucleotide composition were revealed by oligonucleotide BLSOMs. Retrospective time-dependent directional changes of mono-and oligonucleotide compositions, which were visualized for human strains on BLSOMs, could provide predictive information about sequence changes in newly invaded viruses from other animal hosts (e. g. the swine-derived pandemic H1N1/09).
    Conclusions: Basing on the host-dependent oligonucleotide composition, we proposed a strategy for prediction of directional changes of virus sequences and for surveillance of potentially hazardous strains when introduced into human populations from non-human sources. Millions of genomic sequences from infectious microbes and viruses have become available because of their medical and social importance, and BLSOM can characterize the big data and support efficient knowledge discovery.

    DOI: 10.1186/1471-2334-13-386

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  • Notable clustering of transcription-factor-binding motifs in human pericentric regions and its biological significance. 査読

    Yuki Iwasaki, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura

    Chromosome Research   in press   2013年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Systematization of the Protein Sequence Diversity in Enzymes Related to Secondary Metabolic Pathways in Plants, in the Context of Big Data Biology Inspired by the KNApSAcK Motorcycle Database 査読

    Shun Ikeda, Takashi Abe, Yukiko Nakamura, Nelson Kibinge, Aki Hirai Morita, Atsushi Nakatani, Naoaki Ono, Toshimichi Ikemura, Kensuke Nakamura, Md. Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   54 ( 5 )   711 - 727   2013年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Biology is increasingly becoming a data-intensive science with the recent progress of the omics fields, e.g. genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics. The species-metabolite relationship database, KNApSAcK Core, has been widely utilized and cited in metabolomics research, and chronological analysis of that research work has helped to reveal recent trends in metabolomics research. To meet the needs of these trends, the KNApSAcK database has been extended by incorporating a secondary metabolic pathway database called Motorcycle DB. We examined the enzyme sequence diversity related to secondary metabolism by means of batch-learning self-organizing maps (BL-SOMs). Initially, we constructed a map by using a big data matrix consisting of the frequencies of all possible dipeptides in the protein sequence segments of plants and bacteria. The enzyme sequence diversity of the secondary metabolic pathways was examined by identifying clusters of segments associated with certain enzyme groups in the resulting map. The extent of diversity of 15 secondary metabolic enzyme groups is discussed. Data-intensive approaches such as BL-SOM applied to big data matrices are needed for systematizing protein sequences. Handling big data has become an inevitable part of biology.

    DOI: 10.1093/pcp/pct041

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  • Whole-genome sequencing of Theileria parva strains provides insight into parasite migration and diversification in the African continent. 査読

    Kyoko Hayashida, Takashi Abe, William Weir, Ryo Nakao, Kimihito Ito, Kiichi Kajino, Yutaka Suzuki, Frans Jongejan, Dirk Geysen, Chihiro Sugimoto

    DNA Research   20 ( 3 )   209 - 220   2013年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Rice annotation project database (RAP-DB): An integrative and interactive database for rice genomics 査読

    Hiroaki Sakai, Sung Shin Lee, Tsuyoshi Tanaka, Hisataka Numa, Jungsok Kim, Yoshihiro Kawahara, Hironobu Wakimoto, Ching-Chia Yang, Masao Iwamoto, Takashi Abe, Yuko Yamada, Akira Muto, Hachiro Inokuchi, Toshimichi Ikemura, Takashi Matsumoto, Takuji Sasaki, Takeshi Itoh

    Plant and Cell Physiology   54 ( 2 )   e6 - 11   2013年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The Rice Annotation Project Database (RAP-DB, http://rapdb.dna.affrc.go.jp/ ) has been providing a comprehensive set of gene annotations for the genome sequence of rice, Oryza sativa (japonica group) cv. Nipponbare. Since the first release in 2005, RAP-DB has been updated several times along with the genome assembly updates. Here, we present our newest RAP-DB based on the latest genome assembly, Os-Nipponbare-Reference-IRGSP-1.0 (IRGSP-1.0), which was released in 2011. We detected 37,869 loci by mapping transcript and protein sequences of 150 monocot species. To provide plant researchers with highly reliable and up to date rice gene annotations, we have been incorporating literature-based manually curated data, and 1,626 loci currently incorporate literature-based annotation data, including commonly used gene names or gene symbols. Transcriptional activities are shown at the nucleotide level by mapping RNA-Seq reads derived from 27 samples. We also mapped the Illumina reads of a Japanese leading japonica cultivar, Koshihikari, and a Chinese indica cultivar, Guangluai-4, to the genome and show alignments together with the single nucleotide polymorphisms (SNPs) and gene functional annotations through a newly developed browser, Short-Read Assembly Browser (S-RAB). We have developed two satellite databases, Plant Gene Family Database (PGFD) and Integrative Database of Cereal Gene Phylogeny (IDCGP), which display gene family and homologous gene relationships among diverse plant species. RAP-DB and the satellite databases offer simple and user-friendly web interfaces, enabling plant and genome researchers to access the data easily and facilitating a broad range of plant research topics. © 2013 The Author 2013. Published by Oxford University Press on behalf of Japanese Society of Plant Physiologists. All rights reserved.

    DOI: 10.1093/pcp/pcs183

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  • A novel approach, based on BLSOMs (Batch Learning Self-Organizing Maps), to the microbiome analysis of ticks 査読

    Ryo Nakao, Takashi Abe, Ard M. Nijhof, Seigo Yamamoto, Frans Jongejan, Toshimichi Ikemura, Chihiro Sugimoto, co

    ISME Journal   7   1003 - 1015   2013年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Comparative Genome Analysis of Three Eukaryotic Parasites with Differing Abilities To Transform Leukocytes Reveals Key Mediators of Theileria-Induced Leukocyte Transformation 査読

    Kyoko Hayashida, Yuichiro Hara, Takashi Abe, Chisato Yamasaki, Atsushi Toyoda, Takehide Kosuge, Yutaka Suzuki, Yoshiharu Sato, Shuichi Kawashima, Toshiaki Katayama, Hiroyuki Wakaguri, Noboru Inoue, Keiichi Homma, Masahito Tada-Umezaki, Yukio Yagi, Yasuyuki Fujii, Takuya Habara, Minoru Kanehisa, Hidemi Watanabe, Kimihito Ito, Takashi Gojobori, Hideaki Sugawara, Tadashi Imanishi, William Weir, Malcolm Gardner, Arnab Pain, Brian Shiels, Masahira Hattori, Vishvanath Nene, Chihiro Sugimoto

    MBIO   3 ( 5 )   e00204-12   2012年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC MICROBIOLOGY  

    We sequenced the genome of Theileria orientalis, a tick-borne apicomplexan protozoan parasite of cattle. The focus of this study was a comparative genome analysis of T. orientalis relative to other highly pathogenic Theileria species, T. parva and T. annulata. T. parva and T. annulata induce transformation of infected cells of lymphocyte or macrophage/monocyte lineages; in contrast, T. orientalis does not induce uncontrolled proliferation of infected leukocytes and multiplies predominantly within infected erythrocytes. While synteny across homologous chromosomes of the three Theileria species was found to be well conserved overall, subtelomeric structures were found to differ substantially, as T. orientalis lacks the large tandemly arrayed subtelomere-encoded variable secreted protein-encoding gene family. Moreover, expansion of particular gene families by gene duplication was found in the genomes of the two transforming Theileria species, most notably, the TashAT/TpHN and Tar/Tpr gene families. Gene families that are present only in T. parva and T. annulata and not in T. orientalis, Babesia bovis, or Plasmodium were also identified. Identification of differences between the genome sequences of Theileria species with different abilities to transform and immortalize bovine leukocytes will provide insight into proteins and mechanisms that have evolved to induce and regulate this process. The T. orientalis genome database is available at http://totdb.czc.hokudai.ac.jp/.
    IMPORTANCE Cancer-like growth of leukocytes infected with malignant Theileria parasites is a unique cellular event, as it involves the transformation and immortalization of one eukaryotic cell by another. In this study, we sequenced the whole genome of a nontransforming Theileria species, Theileria orientalis, and compared it to the published sequences representative of two malignant, transforming species, T. parva and T. annulata. The genome-wide comparison of these parasite species highlights significant genetic diversity that may be associated with evolution of the mechanism(s) deployed by an intracellular eukaryotic parasite to transform its host cell.

    DOI: 10.1128/mBio.00204-12

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  • Diverse RuBisCO genes responsible for CO2 fixation in an Antarctic moss pillar. 査読

    Ryosuke Nakai, Takashi Abe, Tomoya Baba, Satoshi Imura, Hiroshi Kagoshima, Hiroshi Kanda, Yuji Kohara, Akiko Koi, Hironori Niki, Katsuhiko Yanagihara, Takeshi Naganuma

    Polar Biology   35 ( 11 )   1641 - 1650   2012年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Eukaryotic phylotypes in aquatic moss pillars inhabiting a freshwater lake in East Antarctica, based on 18S rRNA gene analysis. 査読

    Ryosuke Nakai, Takashi Abe, Tomoya Baba, Satoshi Imura, Hiroshi Kagoshima, Hiroshi Kanda, Yuji Kohara, Akiko Koi, Hironori Niki, Katsuhiko Yanagihara, Takeshi Naganuma

    Polar Biology   35   1495 - 1504   2012年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Microflorae of aquatic moss pillars in a freshwater lake, East Antarctica, based on fatty acid and 16S rRNA gene analyses. 査読

    Ryosuke Nakai, Takashi Abe, Tomoya Baba, Satoshi Imura, Hiroshi Kagoshima, Hiroshi Kanda, Atsuko Kanekiyo, Yuji Kohara, Akiko Koi, Keiko Nakamura, Takanori Narita, Hironori Niki, Katsuhiko Yanagihara, Takeshi Naganuma

    Polar Biology   35   425 - 433   2012年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Metagenomic analysis of 0.2-μm-passable microorganisms in deep-sea hydrothermal fluid. 査読

    Ryosuke Nakai, Takashi Abe, Haruko Takeyama, Takeshi Naganuma

    Marine Biotechnology   13   900 - 908   2011年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • SNP解析によって明らかにされたハプロタイプ構造に基づくヒト皮膚色候補遺伝子の自然選択検出の可能性 査読

    安納住子, 大島一彦, 阿部貴志

    日本生理人類学会誌   16 ( 2 )   99 - 102   2011年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Prediction of Directional Changes of influenza A Virus Genome Sequences with Emphasis on Pandemic H1N1/09 as a Model Case 査読

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Masae Itoh, Toshimichi Ikemura

    DNA RESEARCH   18 ( 2 )   125 - 136   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Influenza virus poses a significant threat to public health, as exemplified by the recent introduction of the new pandemic strain H1N1/09 into human populations. Pandemics have been initiated by the occurrence of novel changes in animal sources that eventually adapt to human. One important issue in studies of viral genomes, particularly those of influenza virus, is to predict possible changes in genomic sequence that will become hazardous. We previously established a clustering method termed 'BLSOM' (batch-learning self-organizing map) that does not depend on sequence alignment and can characterize and compare even 1 million genomic sequences in one run. Strategies for comparing a vast number of genomic sequences simultaneously become increasingly important in genome studies because of remarkable progresses in nucleotide sequencing. In this study, we have constructed BLSOMs based on the oligonucleotide and codon composition of all influenza A viral strains available. Without prior information with regard to their hosts, sequences derived from strains isolated from avian or human sources were successfully clustered according to the hosts. Notably, the pandemic H1N1/09 strains have oligonucleotide and codon compositions that are clearly different from those of human seasonal influenza A strains. This enables us to infer future directional changes in the influenza A viral genome.

    DOI: 10.1093/dnares/dsr005

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  • tRNADB-CE 2011: tRNA gene database curated manually by experts 査読

    Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Junichi Sugahara, Akio Kanai, Yasuo Ohara, Hiroshi Uehara, Makoto Kinouchi, Shigehiko Kanaya, Yuko Yamada, Akira Muto, Hachiro Inokuchi

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   39   D210 - D213   2011年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    We updated the tRNADB-CE by analyzing 939 complete and 1301 draft genomes of prokaryotes and eukaryotes, 171 complete virus genomes, 121 complete chloroplast genomes and approximately 230 million sequences obtained by metagenome analyses of 210 environmental samples. The 287 102 tRNA genes in total, and thus two times of the tRNA genes compiled previously, are compiled, in which sequence information, clover-leaf structure and results of sequence similarity and oligonucleotide-pattern search can be browsed. In order to pool collective knowledge with help from any experts in the tRNA research field, we included a column to which comments can be added on each tRNA gene. By compiling tRNAs of known prokaryotes with identical sequences, we found high phylogenetic preservation of tRNA sequences, especially at a phylum level. Furthermore, a large number of tRNAs obtained by metagenome analyses of environmental samples had sequences identical to those found in known prokaryotes. The identical sequence group, therefore, can be used as phylogenetic markers to clarify the microbial community structure of an ecosystem. The updated tRNADB-CE provided functions, with which users can obtain the phylotype-specific markers (e.g. genus-specific markers) by themselves and clarify microbial community structures of ecosystems in detail. tRNADB-CE can be accessed freely at http://trna.nagahama-i-bio.ac.jp.

    DOI: 10.1093/nar/gkq1007

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  • A Novel Bioinformatics Strategy to Predict Directional Changes of Influenza A Virus Genome Sequences 査読

    Yuki Iwasaki, Kennosuke Wada, Masae Itoh, Toshimichi Ikemura, Takashi Abe

    ADVANCES IN SELF-ORGANIZING MAPS, WSOM 2011   6731   198 - 206   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG BERLIN  

    Influenza A viruses cause a significant threat to public health as highlighted by the recent introduction of the swine-derived H1N1 virus (pandemic H1N1/09) into human populations. Pandemics were primarily initiated by introduction from animal sources and successive adaptation among humans through human-to-human transmission. We established a sequence alignment-free clustering method "BLSOM", which can analyze and compare all influenza A virus genome sequences on one map. Separation according to host animal, subtype and epidemic year could be efficiently visualized. Notably, H1N1/09 strains have oligonucleotide and codon compositions clearly distinct from those of seasonal human flu strains. This enabled us to make inferences about directional changes of H1N1/09 sequences in the near future and to list codons and oligonucleotides with the potential of reduction in H1N1/09 sequences. The strong visualization power of BLSOM also provides surveillance strategies for efficiently detecting potential precursors to pandemic viruses.

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  • A novel bioinformatics strategy for searchingindustrially useful genome resources frommetagenomic sequence libraries 査読

    Hiroshi Uehara, Yuki Iwasaki, Chieko Wada, Toshimichi Ikemura, Takashi Abe

    Genes and Genetic Systems   86 ( 1 )   53 - 66   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Although remarkable progress in metagenomic sequencing of various environmental samples has been made, large numbers of fragment sequences have been registered in the international DNA databanks, primarily without information on gene function and phylotype, and thus with limited usefulness. Industrial useful biological activity is often carried out by a set of genes, such as those constituting an operon. In this connection, metagenomic approaches have a weakness because sets of the genes are usually split up, since the sequences obtained by metagenome analyses are fragmented into 1-kb or much shorter segments. Therefore, even when a set of genes responsible for an industrially useful function is found in one metagenome library, it is usually difficult to know whether a single genome harbors the entire gene set or whether different genomes have individual genes. By modifying Self-Organizing Map (SOM), we previously developed BLSOM for oligonucleotide composition, which allowed classification (self-organization) of sequence fragments according to genomes. Because BLSOM could reassociate genomic fragments according to genomes, BLSOM may ameliorate the abovementioned weakness of metagenome analyses. Here, we have developed a strategy for clustering of metagenomic sequences according to phylotypes and genomes, by testing a gene set contributing to environment preservation.

    DOI: 10.1266/ggs.86.53

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  • Approaches to understanding adaptations of skin color variation by detecting gene-environment interactions 査読

    Sumiko Anno, Kazuhiko Ohshima, Takashi Abe

    EXPERT REVIEW OF MOLECULAR DIAGNOSTICS   10 ( 8 )   987 - 991   2010年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS AS  

    Genetic and environmental factors are both part of an elaborate feedback mechanism whereby the human adaptive form reacts to environmental stimuli via internal adjustments. Human survival may ultimately depend on understanding two important components of future environmental adaptation. First, we must elucidate the dynamics of the human genome underpinning the complex human phenotype. Second, we must understand how the environment pressures and affects the genome, helping to determine human traits. This article reviews current approaches to detecting the natural selection of skin color variation in human populations. We include statistical methods for clarifying gene environment interactions applicable to the interactions with UV radiation levels. We recommend spatial data mining as an efficient approach that applies environmental association rules, extending our knowledge of adaptation to the environment.

    DOI: 10.1586/ERM.10.90

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  • Sequences from Prokaryotic, Eukaryotic, and Viral Genomes Available Clustered According to Phylotype on a Self-Organizing Map 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    Knowledge-Based Bioinformatics: From Analysis to Interpretation   233 - 249   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:John Wiley and Sons  

    DOI: 10.1002/9780470669716.ch10

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  • Preliminary Evaluation of Batch-Learning Self-Organizing Map Algorithm on a Graphic Processor. 査読

    Akihiro Shitara, Yuri Nishikawa, Masato Yoshimi, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Hideharu Amano

    Proceedings of Parallel and Distributed Computing and Networks   676 - 689   2010年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • A Novel Bioinformatics Strategy for Function Prediction of Poorly-Characterized Protein Genes Obtained from Metagenome Analyses 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Hiroshi Uehara, Toshimichi Ikemura

    DNA RESEARCH   16 ( 5 )   287 - 297   2009年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    As a result of remarkable progresses of DNA sequencing technology, vast quantities of genomic sequences have been decoded. Homology search for amino acid sequences, such as BLAST, has become a basic tool for assigning functions of genes/proteins when genomic sequences are decoded. Although the homology search has clearly been a powerful and irreplaceable method, the functions of only 50% or fewer of genes can be predicted when a novel genome is decoded. A prediction method independent of the homology search is urgently needed. By analyzing oligonucleotide compositions in genomic sequences, we previously developed a modified Self-organizing Map 'BLSOM' that clustered genomic fragments according to phylotype with no advance knowledge of phylotype. Using BLSOM for di-, trii- and tetrapeptide compositions, we developed a system to enable separation (self-organization) of proteins by function. Analyzing oligopeptide frequencies in proteins previously classified into COGs (clusters of orthologous groups of proteins), BLSOMs could faithfully reproduce the COG classifications. This indicated that proteins, whose functions are unknown because of lack of significant sequence similarity with function-known proteins, can be related to function-known proteins based on similarity in oligopeptide composition. BLSOM was applied to predict functions of vast quantities of proteins derived from mixed genomes in environmental samples.

    DOI: 10.1093/dnares/dsp018

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  • Intra-Species Diversity between Seven Bifidobacterium adolescentis Strains Identified by Genome-Wide Tiling Array Analysis 査読

    Kazumasa Yasui, Mototsugu Tabata, Satoki Yamada, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Ro Osawa, Tohru Suzuki

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY   73 ( 6 )   1422 - 1424   2009年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    Six Bifidobacterium adolescentis strains, JCM1275, JCM1251, JCM7044, JCM7045, JCM7046, and 9-124, were analyzed using a tiling array designed according to the full genome sequence of ATCC15703. The results demonstrated deletion clusters along with single-gene mutations and deletions. Most deletions concerned genes involved in polysaccharide and cell-surface biogenesis. A dendrogram illustrating the deletions and mutations is presented and the evolution of B. adolescentis is discussed.

    DOI: 10.1271/bbb.80843

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  • Relationships between replication timing and GC content of cancer-related genes on human chromosomes 11q and 21q 査読

    Yoshihisa Watanabe, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Masato Maekawa

    GENE   433 ( 1-2 )   26 - 31   2009年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    The human genome is composed of large-scale compartmentalized structures, including long G+C% (GC%) mosaic structures and replication-timing zones, which are related to chromosome band zones. Previously, we measured replication timing along the entire lengths of human chromosomes 11q and 21q at the sequence level, and it was suggested that the transition regions of replication timing from early to late S-phase coincided with "unstable" regions of the genome associated with increased DNA damage. In the present study, we measured replication timing of 15 known oncogenes and tumor suppressor genes on human chromosomes 11q and 21q using two human cell lines (THP-1 and Jurkat). We found unusual relationships between replication timing and the GC content of the genomic regions in which these cancer-related genes were located. Many of these genes showed similar replication timing between the two cell lines, and the majority replicated intermediately between early and late in both cell lines. On the other hand, more than half of these genes were located at very GC-rich (50-55 GC%) regions. In addition, we analyzed the exact relationships between early/late-switch regions of replication timing where cancer-related genes were located, and GC% transitions in and around five R/G-chromosomal band boundaries (each ca. 4 Mb) by using newly designed PCR primer sets. We found that the majority of cancer-related genes including oncogenes were located in GC-rich isochores close to GC% transitions within early/late-switch regions of replication timing. many of which replicated intermediately between the early and late S-phase. Unusual relationships between replication timing and GC content of the genomic regions in which cancer-related genes were located may be related to the molecular mechanisms of genomic instability associated with increased DNA damage. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.gene.2008.12.004

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  • tRNADB-CE: tRNA gene database curated manually by experts 査読

    Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Yasuo Ohara, Hiroshi Uehara, Makoto Kinouchi, Shigehiko Kanaya, Yuko Yamada, Akira Muto, Hachiro Inokuchi

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   37   D163 - D168   2009年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    We constructed a new large-scale database of tRNA genes by analyzing 534 complete genomes of prokaryotes and 394 draft genomes in WGS (Whole Genome Shotgun) division in DDBJ/EMBL/GenBank and approximately 6.2 million DNA fragment sequences obtained from metagenomic analyses. This exhaustive search for tRNA genes was performed by running three computer programs to enhance completeness and accuracy of the prediction. Discordances of assignment among three programs were found for similar to 4% of the total of tRNA gene candidates obtained from these prokaryote genomes analyzed. The discordant cases were manually checked by experts in the tRNA experimental field. In total, 144 061 tRNA genes were registered in the database 'tRNADB-CE', and the number of the genes was more than four times of that of the genes previously reported by the database from analyses of complete genomes with tRNAscan-SE program. The tRNADB-CE allows for browsing sequence information, cloverleaf structures and results of similarity searches among all tRNA genes. For each of the complete genomes, the number of tRNA genes for individual anticodons and the codon usage frequency in all protein genes and the positioning of individual tRNA genes in each genome can be browsed. tRNADB-CE can be accessed freely at http://trna.nagahamaibio.ac.jp.

    DOI: 10.1093/nar/gkn692

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  • Novel bioinformatics for inter- and intraspecies comparison of genome signatures in plant genomes 査読

    Takashi Abe, Kennosuke Wada, Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura

    PLANT BIOTECHNOLOGY   26 ( 5 )   469 - 477   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JAPANESE SOC PLANT CELL & MOLECULAR BIOL  

    Novel tools are needed for comprehensive comparisons of the inter-and intraspecies characteristics of a large amounts of available genome sequences. An unsupervised neural network algorithm, Kohonen's Self-Organizing Map (SOM), is an effective tool for clustering and visualizing high-dimensional complex data on a single map. We modified the conventional SOM for genome informatics on the basis of Batch Learning SOM (BLSOM), making the resulting map independent of the order of data input. We generated BLSOMs for oligonucleotide frequencies in fragment sequences (e. g. 10-kb) from 13 plant genomes for which almost complete genome sequences are available. BLSOM recognized species-specific characteristics (key combinations of oligonucleotide frequencies) in most of the fragment sequences, permitting classification (self-organization) of sequences according to species without any information regarding the species during computation. To disclose sequence characteristics of a single genome independently of other genomes, we constructed BLSOMs for sequence fragments from one genome plus computer-generated random sequences. Genomic sequences were clearly separated from random sequences, revealing the oligonucleotides with characteristic occurrence levels in the genomic sequences. We discussed these oligonucleotides diagnostic for genomic sequences, in connection with genetic signal sequences. Because the classification and visualization power is very high, BLSOM is thought to be an efficient and powerful tool for extracting a wide range of genomic information.

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  • Batch-Learning Self-Organizing Map for Predicting Functions of Poorly-Characterized Proteins Massively Accumulated 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    ADVANCES IN SELF-ORGANIZING MAPS, PROCEEDINGS   5629   1 - +   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG BERLIN  

    As the result of the decoding of large numbers of genome sequences, numerous proteins whose functions cannot be identified by the homology search of amino acid sequences have accumulated and remain of no use to science and industry. Establishment of novel prediction methods for protein function is urgently needed. We previously developed Batch-Learning SOM (BL-SOM) for genome informatics; here, we developed BL-SOM to predict functions of proteins on the basis of similarity in oligopeptide composition of proteins. Oligopeptides are component parts of a protein and involved in formation of its functional motifs and structural parts. Concerning oligopeptide frequencies in 110,000 proteins classified into 2853 function-known COGS (clusters of orthologous groups), BL-SOM could faithfully reproduce the COG classifications, and therefore, proteins whose functions have been unidentified with homology searches could be related to function-known proteins. BL-SOM was applied to predict protein functions of large numbers of proteins obtained from metagenome analyses.

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  • A Large-Scale Genomics Studies Conducted with Batch-Learning SOM Utilizing High-Performance Supercomputers 査読

    Takashi Abe, Yuta Hamano, Shigehiko Kanaya, Kennosuke Wada, Toshimichi Ikemura

    BIO-INSPIRED SYSTEMS: COMPUTATIONAL AND AMBIENT INTELLIGENCE, PT 1   5517   829 - +   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG BERLIN  

    Self-Organizing Map (SOM) developed by Kohonen's group is an effective tool for clustering and visualizing high-dimensional complex data on a two-dimensional map. We previously modified the conventional SOM to genome informatics, making the learning process and resulting map independent of the order of data input. This BLSOM developed on the basis of batch-learning SOM became Suitable for actualizing high-performance parallel-computing using high-performance supercomputers. This BLSOM revealed phylotype-specific characteristics of oligonucleotide frequencies occurred in their genome sequences and thus permitted clustering (self-organization) of genome fragments (e.g., 10 kb) according to phylotype without phylogenetic information during the BLSOM learning. Using a high-performance supercomputer "the Earth Simulator", almost all prokaryotic, eukaryotic and viral sequences currently available could be classified according to phylotypes on a single map. Using this large-scale BLSOM, phylotypes of a large lumber of genomic fragments obtained by metagenome analyses of environmental samples could be predicted.

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  • Construction of tRNA database curated by experts 査読

    Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Yasuo Ohara, Akira Muto, Yuko Yamada, Uehara Hiroshi, Makoto Kinouchi, Shigehiko Kanaya, Hachiro Inokuchi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   83 ( 6 )   482 - 482   2008年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • A novel bioinformatics strategy for unveiling microbial diversity of uncultured environmental microbe mixtures on the basis of Batch Learning Self-Organizing Map (BLSOM) 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   83 ( 6 )   483 - 483   2008年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • The genome of Pelotomaculum thermopropionicum reveals niche-associated evolution in anaerobic microbiota. 査読 国際誌

    Tomoyuki Kosaka, Souichiro Kato, Takefumi Shimoyama, Shunichi Ishii, Takashi Abe, Kazuya Watanabe

    Genome research   18 ( 3 )   442 - 8   2008年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The anaerobic biodegradation of organic matter is accomplished by sequential syntrophic catabolism by microbes in different niches. Pelotomaculum thermopropionicum is a representative syntrophic bacterium that catalyzes the intermediate bottleneck step in the anaerobic-biodegradation process, whereby volatile fatty acids (VFAs) and alcohols produced by upstream fermenting bacteria are converted to acetate, hydrogen, and carbon dioxide (substrates for downstream methanogenic archaea). To reveal genomic features that contribute to our understanding of the ecological niche and evolution of P. thermopropionicum, we sequenced its 3,025,375-bp genome and performed comparative analyses with genomes of other community members available in the databases. In the genome, 2920 coding sequences (CDSs) were identified. These CDSs showed a distinct distribution pattern in the functional categories of the Clusters of Orthologous Groups database, which is considered to reflect the niche of this organism. P. thermopropionicum has simple catabolic pathways, in which the propionate-oxidizing methylmalonyl-CoA pathway constitutes the backbone and is linked to several peripheral pathways. Genes for most of the important catabolic enzymes are physically linked to those for PAS-domain-containing regulators, suggesting that the catabolic pathways are regulated in response to environmental conditions and/or global cellular situations rather than specific substrates. Comparative analyses of codon usages revealed close evolutionary relationships between P. thermopropionicum and other niche members, while it was distant from phylogenetically related sugar-fermenting bacteria. These analyses suggest that P. thermopropionicum has evolved as a syntrophy specialist by interacting with niche-associated microbes.

    DOI: 10.1101/gr.7136508

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  • Interactions between SNP alleles at multiple loci contribute to skin color differences between Caucasoid and Mongoloid subjects 査読

    Sumiko Anno, Takashi Abe, Takushi Yamamoto

    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL SCIENCES   4 ( 2 )   81 - 86   2008年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IVYSPRING INT PUBL  

    This study aimed to identify single nucleotide polymorphism (SNP) alleles at multiple loci associated with racial differences in skin color using SNP genotyping. A total of 122 Caucasians in Toledo, Ohio and 100 Mongoloids in Japan were genotyped for 20 SNPs in 7 candidate genes, encoding the Agouti signaling protein (ASIP), tyrosinase-related protein 1 (TYRP1), tyrosinase (TYR), melanocortin 1 receptor (MC1R), oculocutaneous albinism II (OCA2), microphthalmia-associated transcription factor (MITF), and myosin VA (MYO5A). Data were used to analyze associations between the 20 SNP alleles using linkage disequilibrium (LD). Combinations of SNP alleles were jointly tested under LD for associations with racial groups by performing chi(2) test for independence. Results showed that SNP alleles at multiple loci can be considered the haplotype that contributes to significant differences between the two population groups and suggest a high probability of LD. Confirmation of these findings requires further study with other ethnic groups to analyze the associations between SNP alleles at multiple loci and skin color variation among races.

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  • A large-scale Batch-learning self-organizing map for function prediction of poorly-characterized proteins progressively accumulating in sequence databases 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   82 ( 6 )   517 - 517   2007年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • Characterization of Genetic Signal Sequences with Batch-Learning SOM. 査読

    Takashi Abe, Shun Ikeda, Shigehiko Kanaya, Kennosuke Wada, Toshimichi Ikemura

    Proceedings of the 6th International Workshop on Self-Organizing Maps   2007年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • 多遺伝子座におけるSNP対立遺伝子の相互作用が及ぼすヒトの皮膚色の多様性について. 査読

    安納住子, 阿部貴志, 西良浩一, 工藤奨, 山本卓志, 緒方是嗣, Vijay K. Goel

    日本生理人類学会誌   12   1 - 10   2007年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Genome Information Broker for Viruses (GIB-V): database for comparative analysis of virus genomes 査読

    Masaki Hirahata, Takashi Abe, Naoto Tanaka, Yoshikazu Kuwana, Yasumasa Shigemoto, Satoru Miyazaki, Yoshiyuki Suzuki, Hideaki Sugawara

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   35   D339 - D342   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Genome Information Broker for Viruses (GIB-V) is a comprehensive virus genome/segment database. We extracted 18 418 complete virus genomes/segments from the International Nucleotide Sequence Database Collaboration (INSDC, http://www.insdc.org/) by DNA Data Bank of Japan (DDBJ), EMBL and GenBank and stored them in our system. The list of registered viruses is arranged hierarchically according to taxonomy. Keyword searches can be performed for genome/segment data or biological features of any virus stored in GIB-V. GIB-V is equipped with a BLAST search function, and search results are displayed graphically or in list form. Moreover, the BLAST results can be used online with the ClustalW feature of the DDBJ. All available virus genome/segment data can be collected by the GIB-V download function. GIB-V can be accessed at no charge at http://gib-v.genes.nig.ac.jp/.

    DOI: 10.1093/nar/gkl1004

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  • DDBJ working on evaluation and classification of bacterial genes in INSDC 査読

    Hideaki Sugawara, Takashi Abe, Takashi Gojobori, Yoshio Tateno

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   35   D13 - D15   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    DNA Data Bank of Japan (DDBJ) (http://www.ddbj.nig.ac.jp) newly collected and released 12 927 184 entries or 13 787 688 598 bases in the period from July 2005 to June 2006. The released data contain honeybee expressed sequence tags (ESTs), re-examined and re-annotated complete genome data of Escherichia coli K-12 W3110, medaka WGS and human MGA. We also systematically evaluated and classified the genes in the complete bacterial genomes submitted to the International Nucleotide Sequence Database Collaboration (INSDC, http://insdc.org) that is composed of DDBJ, EMBL Bank and GenBank. The examination and classification selected 557 000 genes as reliable ones among all the bacterial genes predicted by us.

    DOI: 10.1093/nar/gkl908

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  • Interactions Between SNP Alleles at Multiple Loci and Variation in Skin Pigmentation in 122 Caucasians 査読

    Sumiko Anno, Takashi Abe, Koichi Sairyo, Susumu Kudo, Takushi Yamamoto, Koretsugu Ogata, Vijay K. Goel

    EVOLUTIONARY BIOINFORMATICS   3   169 - 178   2007年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:LIBERTAS ACAD  

    This study was undertaken to clarify the molecular basis for human skin color variation and the environmental adaptability to ultraviolet irradiation, with the ultimate goal of predicting the impact of changes in future environments on human health risk. One hundred twenty-two Caucasians living in Toledo, Ohio participated. Back and cheek skin were assayed for melanin as a quantitative trait marker. Buccal cell samples were collected and used for DNA extraction. DNA was used for SNP genotyping using the Masscode (TM) system, which entails two-step PCR amplification and a platform chemistry which allows cleavable mass spectrometry tags. The results show gene-gene interaction between SNP alleles at multiple loci (not necessarily on the same chromosome) contributes to inter-individual skin color variation while suggesting a high probability of linkage disequilibrium. Confirmation of these findings requires further study with other ethic groups to analyze the associations between SNP alleles at multiple loci and human skin color variation. Our overarching goal is to use remote sensing data to clarify the interaction between atmospheric environments and SNP allelic frequency and investigate human adaptability to ultraviolet irradiation. Such information should greatly assist in the prediction of the health effects of future environmental changes such as ozone depletion and increased ultraviolet exposure. If such health effects are to some extent predictable, it might be possible to prepare for such changes in advance and thus reduce the extent of their impact.

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  • Studies of closely related genomes such as human and chimpanzee genomes using Self-Organizing Map 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Hijiri Maeno, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   81 ( 6 )   457 - 457   2006年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • A novel bioinformatics tool for phylogenetic classification of genomic sequence fragments derived from mixed genomes of uncultured environmental microbes. 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    Polar Bioscience   20   103 - 112   2006年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Exploration and grading of possible genes from 183 bacterial strains by a common protocol to identification of new genes: Gene Trek in Prokaryote Space (GTPS) 査読

    Takehide Kosuge, Takashi Abe, Toshihisa Okido, Naoto Tanaka, Masaki Hirahata, Yutaka Maruyama, Jun Mashima, Aki Tomiki, Motoyoshi Kurokawa, Ryutaro Himeno, Satoshi Fukuchi, Satoru Miyazaki, Takashi Gojobori, Yoshio Tateno, Hideaki Sugawara

    DNA RESEARCH   13 ( 6 )   245 - 254   2006年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    A large number of complete microorganism genomes has been sequenced and submitted to the public database and then incorporated into our complete genome database, Genome Information Broker (GIB, http://gib.genes.nig.ae.jp/). However, when comparative genomics is carried out, researchers must be aware that there are protein-coding genes not confirmed by homology or motif search and that reliable protein-coding genes are missing. Therefore, we developed a protocol (Gene Trek in Prokaryote Space, GTPS) for finding possible protein-coding genes in bacterial genomes. GTPS assigns a degree of reliability to predicted protein-coding genes. We first systematically applied the protocol to the complete genomes of all 123 bacterial species and strains that were publicly available as of July 2003, and then to those of 183 species and strains available as of September 2004. We found a number of incorrect genes and several new ones in the genome data in question. We also found a way to estimate the total number of orthologous genes in the bacterial world.

    DOI: 10.1093/dnares/dsl014

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  • Sequences from almost all prokaryotic, eukaryotic, and viral genomes available could be classified according to genomes on a large-scale Self-Organizing Map constructed with the Earth Simulator. 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    Journal of the Earth Simulator   6   17 - 23   2006年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • A useful bioinformatics suite for retrieving and analyzing microbial genome data (G-InforBIO). 査読

    Naoto Tanaka, Takashi Abe, Satoru Miyazaki, Hideaki Sugawara

    Journal of Computer Aided Chemistry   7   87 - 93   2006年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • G-InforBIO: integrated system for microbial genomics 査読

    Naoto Tanaka, Takashi Abe, Satoru Miyazaki, Hideaki Sugawara

    BMC BIOINFORMATICS   7   368   2006年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BIOMED CENTRAL LTD  

    Background: Genome databases contain diverse kinds of information, including gene annotations and nucleotide and amino acid sequences. It is not easy to integrate such information for genomic study. There are few tools for integrated analyses of genomic data, therefore, we developed software that enables users to handle, manipulate, and analyze genome data with a variety of sequence analysis programs.
    Results: The G-InforBIO system is a novel tool for genome data management and sequence analysis. The system can import genome data encoded as eXtensible Markup Language documents as formatted text documents, including annotations and sequences, from DNA Data Bank of Japan and GenBank encoded as flat files. The genome database is constructed automatically after importing, and the database can be exported as documents formatted with eXtensible Markup Language or tab-deliminated text. Users can retrieve data from the database by keyword searches, edit annotation data of genes, and process data with G-InforBIO. In addition, information in the G-InforBIO database can be analyzed seamlessly with nine different software programs, including programs for clustering and homology analyses.
    Conclusion: The G-InforBIO system simplifies genome analyses by integrating several available software programs to allow efficient handling and manipulation of genome data. G-InforBIO is freely available from the download site.

    DOI: 10.1186/1471-2105-7-368

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  • Self-Organizing Map (SOM) unveils and visualizes hidden sequence characteristics of a wide range of eukaryote genomes 査読

    T Abe, H Sugawara, S Kanaya, M Kinouchi, T Ikemura

    GENE   365   27 - 34   2006年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Novel tools are needed for comprehensive comparisons of interspecies characteristics of massive amounts of genomic sequences currently available. An unsupervised neural network algorithm, Self-Organizing Map (SOM), is an effective tool for clustering and visualizing high-dimensional complex data on a single map. We modified the conventional SOM, oil the basis of batch-learning SOM, for genome informatics making the learning process and resulting map independent of the order of data input. We generated the SOMs for tri- and tetranucleotide frequencies in 10- and 100-kb sequence fragments from 38 eukaryotes for which almost complete genome sequences are available. SOM recognized species-specific characteristics (key combinations of oligonucleotide frequencies) in the genomic sequences, permitting species-specific classification of the sequences without any information regarding the species. We also generated the SOM for tetranucleotide frequencies in 1-kb sequence fragments from the human genome and found sequences for four functional categories (5' and 3' UTRs, CDSs and introns) were classified primarily according to the categories. Because the classification and visualization power is very high, SOM is an efficient and powerful tool for extracting a wide range of genome information. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.gene.2005.09.040

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  • Characterization of transcriptional regulatory signals with novel bioinformatics tools 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Yoko Kosaka, Toshimichi Ikemura

    DNA STRUCTURE, CHROMATIN AND GENE EXPRESSION, 2006   1 - 16   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:TRANSWORLD RESEARCH NETWORK  

    Novel tools are needed for comprehensive comparisons of the inter- and intraspecies characteristics of massive amounts of available genomic sequences. An unsupervised neural network algorithm, Kohonen's Self-Organizing Map (SOM), is an effective tool for clustering and visualizing high-dimensional complex data on a single map. We modified the conventional SOM for genome informatics, making the learning process and resulting map independent of the order of data input. We generated SOMs for tri-, tetra-, and pentanucleotide frequencies in 300,000 10-kb sequences derived from 13 eukaryote genomes for which almost complete sequences are available (a total of 3 Gb), using a high-performance supercomputer, the Earth Simulator. SOM recognized species-specific characteristics (key combinations of oligonucleotide frequencies) in most 10-kb sequences, permitting species-specific classification (self-organization) of sequences without any information regarding the species. Because the classification power is very high, SOM is thought to be an efficient andpowerful tool for extracting a wide range of genomic information. SOM was then constructed with oligonucleotide frequencies in 10-kb sequences from 2.8 Gb of human genome sequences, and the SOM identified oligonucleotides with ftequencies characteristically biased from random occurrence level. Furthermore, 1-kb sequences rich in the biased oligonucleotides were self-organized on the map. Because these oligonucleotides often corresponded to functional signal sequences (e.g. binding sites for transcription factors) or their constituent elements, we could categorize occurrence patterns and frequencies of such pentanucleotides in the human genome that are thought to regulate transcription.

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  • Bisulfite sequencing and dinucleotide content analysis of 15 imprinted mouse differentially methylated regions (DMRs): paternally methylated DMRs contain less CpGs than maternally methylated DMRs 査読

    H Kobayashi, C Suda, T Abe, Y Kohara, T Ikemura, H Sasaki

    CYTOGENETIC AND GENOME RESEARCH   113 ( 1-4 )   130 - 137   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:KARGER  

    Imprinted genes in mammals show monoallelic expression dependent on parental origin and are often associated with differentially methylated regions (DMRs). There are two classes of DMR: primary DMRs acquire gamete-specific methylation in either spermatogenesis or oogenesis and maintain the allelic methylation differences throughout development; secondary DMRs establish differential methylation patterns after fertilization. Targeted disruption of some primary DMRs showed that they dictate the allelic expression of nearby imprinted genes and the establishment of the allelic methylation of secondary DMRs. However, how primary DMRs are recognized by the imprinting machinery is unknown. As a step toward elucidating the sequence features of the primary DMRs, we have determined the extents and boundaries of 15 primary mouse DMRs (including 12 maternally methylated and three paternally methylated DMRs) in 12.5-dpc embryos by bisulfite sequencing. We found that the average size of the DMRs was 3.2 kb and that their average G+C content was 54%. Dinucleotide content analysis of the DMR sequences revealed that, although they are generally CpG rich, the paternally methylated DMRs contain less CpGs than the maternally methylated DMRs. Our findings provide a basis for the further characterization of DMRs. Copyright (c) 2006 S. Karger AG, Basel.

    DOI: 10.1159/000090824

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  • Escherichia coli K-12: a cooperatively developed annotation snapshot - 2005 査読

    M Riley, T Abe, MB Arnaud, MKB Berlyn, FR Blattner, RR Chaudhuri, JD Glasner, T Horiuchi, IM Keseler, T Kosuge, H Mori, NT Perna, G Plunkett, KE Rudd, MH Serres, GH Thomas, NR Thomson, D Wishart, BL Wanner

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   34 ( 1 )   1 - 9   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    The goal of this group project has been to coordinate and bring up-to-date information on all genes of Escherichia coli K-12. Annotation of the genome of an organism entails identification of genes, the boundaries of genes in terms of precise start and end sites, and description of the gene products. Known and predicted functions were assigned to each gene product on the basis of experimental evidence or sequence analysis. Since both kinds of evidence are constantly expanding, no annotation is complete at any moment in time. This is a snapshot analysis based on the most recent genome sequences of two E.coli K-12 bacteria. An accurate and up-to-date description of E.coli K-12 genes is of particular importance to the scientific community because experimentally determined properties of its gene products provide fundamental information for annotation of innumerable genes of other organisms. Availability of the complete genome sequence of two K-12 strains allows comparison of their genotypes and mutant status of alleles.

    DOI: 10.1093/nar/gkj405

    Web of Science

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  • Biological Data Analysis using DDBJ Web services. 査読

    Hideaki Sugawara, Satoru Miyazaki, Takashi Abe, Yasumasa Shigemoto

    Proceedings of BIOINFO2005   379 - 382   2005年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • A novel bioinformatics strategy for phylogenetic study of genomic sequence fragments: self-organizing map (SOM) of oligonucleotide frequencies. 査読

    Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Shigehiko Kanaya, Makoto Kinouchi, Hideaki Sugawara

    Proceedings of Workshop 2005 on Self-Organizing Maps   669 - 676   2005年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • A large-scale Self-Organizing Map (SOM) constructed with the Earth Simulator unveils sequence characteristics of a wide range of eukaryotic genomes. 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Makoto Kinouchi, Yasaburo Matsuura, Heizo Tokutaka, Toshimichi Ikemura

    Proceedings of Workshop 2005 on Self-Organizing Maps   187 - 194   2005年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Direct cloning of genes encoding novel xylanases from the human gut 査読

    H Hayashi, T Abe, M Sakamoto, H Ohara, T Ikernura, K Sakka, Y Benno

    CANADIAN JOURNAL OF MICROBIOLOGY   51 ( 3 )   251 - 259   2005年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CANADIAN SCIENCE PUBLISHING, NRC RESEARCH PRESS  

    The aim of this study was to identify a novel 1,4-beta-xylanase gene from the mixed genome DNA of human fecal bacteria without bacterial cultivation. Total DNA was isolated from a population of bacteria extracted from fecal microbiota. Using PCR, the gene fragments encoding 5 different family 10 xylanases (xyn10A, xyn10B, xyn10C, xyn10D, and xyn10E) were found. Amino acid sequences deduced from these genes were highly homologous with those of xylanases from anaerobic intestinal bacteria such as Bacteroides spp. and Prevotella spp. Self-organizing map (SOM) analysis revealed that xynA10 was classified into Bacteroidetes. To confirm that one of these genes encodes an active enzyme, a full-length xyn10A gene was obtained using nested primers specific to the internal fragments and random primers. The xyn10A gene encoding the xylanase Xyn10A consists of 1146 bp and encodes a protein of 382 amino acids and a molecular weight of 43 552. Xyn10A was a single module novel xylanase. Xyn10A was purified from a recombinant Escherichia coli strain and characterized. This enzyme was optimally active at 40 degrees C and stable up to 50 degrees C at pH 6.5 and over the pH range 4.0-11.0 at 25 degrees C. In addition, 2 ORFs (ORF1 and ORF2) were identified upstream of xyn10A. These results suggested that many unidentified xylanolytic bacteria exist in the human gut and may contribute to the breakdown of xylan which contains dietary fiber.

    DOI: 10.1139/W04-136

    Web of Science

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  • Substrate-induced gene-expression screening of environmental metagenome libraries for isolation of catabolic genes 査読

    T Uchiyama, T Abe, T Ikemura, K Watanabe

    NATURE BIOTECHNOLOGY   23 ( 1 )   88 - 93   2005年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Recent awareness that most microorganisms in the environment are resistant to cultivation has prompted scientists to directly clone useful genes from environmental metagenomes(1). Two screening methods are currently available for the metagenome approach, namely, nucleotide sequence-based screening(2) and enzyme activity-based screening(3). Here we have introduced and optimized a third option for the isolation of novel catabolic operons, that is, substrate-induced gene expression screening (SIGEX). This method is based on the knowledge that catabolic-gene expression is generally induced by relevant substrates and, in many cases, controlled by regulatory elements situated proximate to catabolic genes. For SIGEX to be high throughput, we constructed an operon-trap gfp-expression vector available for shotgun cloning that allows for the selection of positive clones in liquid cultures by fluorescence-activated cell sorting. The utility of SIGEX was demonstrated by the cloning of aromatic hydrocarbon-induced genes from a groundwater metagenome library and subsequent genome-informatics analysis.

    DOI: 10.1038/nbt1048

    Web of Science

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  • Novel phylogenetic studies of genomic sequence fragments derived from uncultured microbe mixtures in environmental and clinical samples 査読

    Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Makoto Kinouchi, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura

    DNA Research   12 ( 5 )   281 - 290   2005年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A self-organizing map (SOM) was developed as a novel bioinformatics strategy for phylogenetic classification of sequence fragments obtained from pooled genome samples of uncultured microbes in environmental and clinical samples. This phylogenetic classification was possible without either orthologous sequence sets or sequence alignments. We first constructed SOMs for tetranucleotide frequencies in 210 000 5 kb sequence fragments obtained from 1502 prokaryotes for which at least 10 kb of genomic sequence has been deposited in public DNA databases. The sequences could be classified primarily according to phylogenetic groups without information regarding the species. We used the SOM method to classify sequence fragments derived from environmental samples of the Sargasso Sea and of an acidophilic biofilm growing in acid mine drainage. Phylogenetic diversity of the environmental sequences was effectively visualized on a single map. Sequences that were derived from a single genome but cloned independently could be reassociated in silico. G + C% has been used for a long period as a fundamental parameter for phylogenetic classification of microbes, but the G + C% is apparently too simple a parameter to differentiate a wide variety of known species. Oligonucleotide frequency can be used to distinguish the species because oligonucleotide frequencies vary significantly among their genomes. © The Author 2006. Kazusa DNA Research Institute.

    DOI: 10.1093/dnares/dsi015

    Scopus

    PubMed

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  • Splicing Profile Based Protein Categorization between Human and Mouse Genomes by use of the DDBJ Web Services. 査読

    Johannes Vastermark, Yasumasa Shigemoto, Takashi Abe, Hideaki Sugawara

    Genome Informatics   15   13 - 20   2004年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Novel genome informatics for unveiling hidden signatures in genome sequences: self-organizing map (SOM) of oligonucleotide frequencies. 査読

    Takashi Abe, Toshimichi Ikemura, Shigehiko Kanaya, Makoto Kinouchi, Hideaki Sugawara

    Proceedings of 2004 Workshop on Information-Based Induction Sciences   94 - 99   2004年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Gene classification based on expression profile using BL-SOM: Suitability assessment of multivariate gene expression data to spherical and plain SOM by N-measure 査読

    H Nishio, M Altaf-Ul-Amin, Y Nakamura, K Kurokawa, Y Sinbo, T Abe, M Kinouchi, T Ikemura, K Kobayashi, N Ogasawara, S Kanaya

    8TH WORLD MULTI-CONFERENCE ON SYSTEMICS, CYBERNETICS AND INFORMATICS, VOL VII, PROCEEDINGS   189 - 192   2004年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:INT INST INFORMATICS & SYSTEMICS  

    Expression profile data for all the genes in a genome can be obtained by transcriptome experiments such as GeneChip and cDNA array systems. Classification of genes in high resolution based on expression profiles may become a key to understand the integrated system in a cell. To attain this purpose, we conduct butch-learning self-organizing map (BL-SOM) for classifying genes based on expression profiles. In the present study, we consider two-types of SOMs based on configuration of units. One of them has planar representation space called "Plain SOM" and the other has spherical space called "Spherical SOM". In general, the profile vectors of gene expression are normalized to unity in length in order to focus not on the absolute quantity of expression but the similarity of the direction. In the present study, we propose a measure for the suitability of SOM to a given data set and confirm that the Spherical SOM is actually suitable for the data on gene expression. Then, we examine biological meanings of gene classification of Bacillus subtilis.

    Web of Science

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  • A novel bioinformatics strategy for unveiling hidden characteristics in genome sequences and searching in silico for genetic signal sequences 査読

    T Abe, S Kanaya, M Kinouchi, Y Kosaka, T Ikemura

    8TH WORLD MULTI-CONFERENCE ON SYSTEMICS, CYBERNETICS AND INFORMATICS, VOL VII, PROCEEDINGS   105 - 112   2004年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:INT INST INFORMATICS & SYSTEMICS  

    Novel bioinformatic tools are needed for comprehensive analyses of massive amounts of available genome DNA sequences. An unsupervised neural network algorithm, self-organizing map (SOM), is an effective tool for clustering and visualizing high-dimensional complex data on a single map. We generated SOMs for tri-, tetra-, and pentanucleotide frequencies in 300,000 10-kb sequences from 13 eukaryotes for which almost complete genomic sequences are available (a total of 3 Gb). SOM recognized in most 10-kb sequences species-specific characteristics (key combinations of oligonucleotide frequencies), permitting species-specific classification of sequences without any information regarding the species. Because the classification power is very high, SOM is an efficient and powerful tool for extracting a wide range of genomic information. SOM constructed with oligonucleotide frequencies in 10-kb sequences from 2.8 Gb of human sequences identified oligonucleotides occurring with frequencies characteristically biased from random occurrence predicted from the mononucleotide composition; 10-kb sequences rich in these oligonucleotides were self-organized on a map. Because these oligonucleotides often corresponded to genetic signals or their constituent elements, we propose an in silico method that should be useful for identification of genetic signal sequences in genomes for which large amounts of sequence data are available but additional experimental data are lacking.

    Web of Science

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  • Self-organizing map reveals sequence characteristics of 90 prokaryotic and eukaryotic genomes on a single map. 査読

    Takashi Abe, Tokio Kozuki, Yoko Kosaka, Atsushi Fukushima, Satoshi Nakagawa, Toshimichi Ikemura

    Proceedings of Workshop 2003 on Self-Organizing Maps   95 - 100   2003年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Dinucleosome DNA of human K562 cells: Experimental and computational characterizations 査読

    M Kato, Y Onishi, Y Wada-Kiyama, T Abe, T Ikemura, S Kogan, A Bolshoy, EN Trifonov, R Kiyama

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   332 ( 1 )   111 - 125   2003年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Dinucleosome formation is the first step in the organization of the higher order chromatin structure. With the ultimate aim of elucidating the dinucleosome structure, we constructed a library of human dinucleosome DNA. The library consists of PCR-amplifiable DNA fragments obtained by treatment of nuclei of erythroid K562 cells with micrococcal nuclease followed by extraction of DNA and adaptor ligation to the blunt-ended DNA fragments. The library was then cloned using a plasmid vector and the sequences of the clones were determined. The dominating clones containing the Alu elements were removed. A total of 1002 clones, which comprised a dinucleosome database, contained 84 and 918 clones from the clones before and after removing Alu elements, respectively. Approximately 70% of the clones were between 300 and 400 bp in size and they were distributed to various locations of all chromosomes except the Y chromosome. The clones containing A(2)N(8)A(2)N(8)A(2) or T2N8T2N8T2 sequences were classified into three types, Type I (N shape), Type II (V shape) and Type III (M shape) according to DNA curvature plots. The locations of experimentally determined curved DNA segments matched well with the calculated ones though the clones of Types I and Ill showed additional curved DNA segments as revealed by the curvature plots. The distributions of complementary dinucleotides in the nucleosome DNA, at the ends of the dinucleosome DNA clones, allowed us to predict the positions of the nucleosome dyad axis, and estimate the size of the nucleosome core DNA, 125 nt. The distributions of AA and TT dinucleotides, as well as other RR and YY dinucleotides, showed a periodicity with an average period of 10.4 bases, close to the values observed before. Mapping of nucleosome positions in the dinucleosome database based on the observed periodicity revealed that the nucleosomes were separated by a linker of 7.5+ similar to 10 X n nt. This indicates that the nucleosome-nucleosome orientations are, typically, halfway between parallel and antiparallel. Also an important finding is that the distributions of AA/TT and other RR/YY dinucleotides, apparently, reflect both DNA curvature and DNA bendability cooperatively contributing to the nucleosome formation. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/S0022-2836(03)00838-6

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  • Informatics for unveiling hidden genome signatures 査読

    T Abe, S Kanaya, M Kinouchi, Y Ichiba, T Kozuki, T Ikemura

    GENOME RESEARCH   13 ( 4 )   693 - 702   2003年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:COLD SPRING HARBOR LAB PRESS, PUBLICATIONS DEPT  

    With the increasing amount of available genome sequences, novel tools are needed for comprehensive analysis of species-specific sequence characteristics for a wide variety of genomes. We used an unsupervised neural network algorithm, a self-organizing map (SOM), to analyze di-, tri-, and tetranucleotide frequencies in a wide variety of prokaryotic and eukaryotic genomes. The SOM, which can cluster complex data efficiently, was shown to be an excellent tool for analyzing global characteristics of genome sequences and for revealing key combinations of oligonucleotides representing individual genomes. From analysis of 1- and 10-kb genomic sequences derived from 65 bacteria (a total of 170 Mb) and from 6 eukaryotes (460 Mb), clear species-specific separations of major portions of the sequences were obtained with the di-, tri-, and tetranucleotide SOMs. The unsupervised algorithm could recognize, in most 10-kb sequences, the species-specific characteristics (key combinations of oligonucleotide frequencies) that are signature features of each genome. We were able to classify DNA sequences within one and between many species into subgroups that corresponded generally to biological categories. Because the classification power is very high, the SOM is an efficient and fundamental bioinformatic strategy for extracting a wide range of genomic information from a vast amount of sequences.

    DOI: 10.1101/gr.634603

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  • A novel bioinformatic strategy for unveiling hidden genome signatures of eukaryotes: self-organizing map of oligonucleotide frequency. 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Makoto Kinouchi, Yuta Ichiba, Tokio Kozuki, Toshimichi Ikemura

    Genome Informatics   13   12 - 20   2002年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Analysis of codon usage diversity of bacterial genes with a self-organizing map (SOM): characterization of horizontally transferred genes with emphasis on the E. coli O157 genome 査読

    S Kanaya, M Kinouchi, T Abe, Y Kudo, Y Yamada, T Nishi, H Mori, T Ikemura

    GENE   276 ( 1-2 )   89 - 99   2001年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    With increases in the amounts of available DNA sequence data, it has become increasingly important to develop tools for comprehensive systematic analysis and comparison of species-specific characteristics of protein-coding sequences for a wide variety of genomes. In the present study, we used a novel neural-network algorithm, a self-organizing map (SOM), to efficiently and comprehensively analyze codon usage in approximately 60,000 genes from 29 bacterial species simultaneously. This SOM makes it possible to cluster and visualize genes of individual species separately at a much higher resolution than can be obtained with principal component analysis. The organization of the SOM can be explained by the genome G + C% and tRNA compositions of the individual species. We used SOM to examine codon usage heterogeneity in the E. coli O157 genome, which contains 'O157-unique segments' (O-islands), and showed that SOM is a powerful tool for characterization of horizontally transferred genes. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

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  • Self-organizing mapping in codon usage diversity of bacterial genes. 査読

    Makoto Kinouchi, Takashi Abe, Yoshihiro Kudo

    Proceedings of Joint Symposium on Bio-Sensing and Bio-Imaging   243 - 246   2001年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Gene classification method based on batch-learning SOM. 査読

    Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Makoto Kinouchi, Yoshihiro Kudo, Hirotada Mori, Hideo Matsuda, Carlos D. Carpio, Toshimichi Ikemura

    Genome Informatics   10   314 - 315   1999年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Gene classification by self-organization mapping of codon usage in bacteria with completely sequenced genome. 査読

    Shigehiko Kanaya, Yoshihiro Kudo, Takashi Abe, Takanori Okazaki, Carlos D. Carpio, Toshimichi Ikemura

    Genome Informatics   9   369 - 371   1998年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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書籍等出版物

  • バイオインフォマティクス入門

    日本バイオインフォマティクス学会編集( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第3章 配列解析)

    慶応義塾大学出版会  2015年8月  ( ISBN:9784766422511

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    記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

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  • 生命のビックデータ利用の最前線. 3.2 一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)を用いた大量メタゲノム解析

    植田充美, 監修, 阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道( 担当: 分担執筆)

    シーエムシー出版  2014年4月  ( ISBN:9784781305370

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • Advances in Viral Genomes Research; Novel bioinformatics method to analyze more than 10,000 influenza virus strains easily at once: Batch-Learning Self Organizing Map (BLSOM).

    Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Takashi Abe( 担当: 分担執筆)

    Nova Science Publishers, Inc.  2013年12月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

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  • ベーシックマスター分子生物学; 16章 ゲノミクス

    東中川徹, 大山隆, 清水光弘共編, 池村淑道, 阿部貴志( 担当: 分担執筆)

    オーム社  2013年10月 

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    記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

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  • Encyclopedia of Metagenomics; tRNADB-CE and use of tRNAs as phylogenetic markers for metagenomic sequences.

    Karen E. Nelson, Takashi Abe, Hachiro Inokuchi, Yuko Yamada, Akira Muto, Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura( 担当: 分担執筆)

    Springer  2013年3月 

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    記述言語:英語 著書種別:事典・辞書

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  • Knowledge-Based Bioinformatics; 10 Sequences from prokaryotic, eukaryotic and viral genomes currently available clustered according to phylotype on a large-scale Self-Organizing Map.

    Gil Alterovitz, Marco Ramoni (Eds, Takashi Abe, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 233-249)

    Wiley & Sons, Ltd.  2010年9月  ( ISBN:4781301142

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

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  • マリンメタゲノムの有効利用 第17章 環境由来大量DNA配列を利用した難培養性生物群の系統推定のための新規情報学手法

    松永是, 竹山春子, 阿部貴志, 上原啓史, 金谷重彦, 池村淑道( 担当: 共著 ,  範囲: 228-239)

    シーエムシー出版  2009年8月  ( ISBN:4781301142

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • Computational Biology: New Research; A Linkage Disequilibrium-based Statistical Approach to Discovering Interractions among SNP Alleles at Multiple Loci Contributing to Human Skin Pigmentation Variation.

    Alona S. Russe, Sumiko Anno, Takashi Abe( 担当: 共著 ,  範囲: 19-27)

    Nova Science Publishers  2008年10月  ( ISBN:1606920405

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

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  • 自己組織化マップとその応用 第7章 SOMの医学・生物学からバイオ産業への応用まで;第8章 球面SOMによるゲノム解析

    徳高平蔵, 第, 章 阿部貴志, 池村淑道, 木ノ内誠, 中村由紀子, 前野聖, 金谷重彦, 第8章 松浦弥三郎, 阿部貴志, 池村淑道, 徳高平蔵, 大北正昭( 担当: 共著 ,  範囲: 87-103)

    シュプリンガー・ジャパン株式会社  2007年7月  ( ISBN:4431723153

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • DNAチップ活用テクノロジーと応用 第3章2節 自己組織化法のバイオインフォマティクスへの応用-メタボロームおよびトランスクリプトデータの統合解析に向けて

    久原哲, 編, 中村由紀子, 真保陽子, 矢野美弦, モハマド・アルタフル・アミン, 黒川顕, 阿部貴志, 木ノ内誠, 斉藤和季, 池村淑道, 金谷重彦( 担当: 共著 ,  範囲: 191-200)

    シーエムシー出版  2006年10月  ( ISBN:4882315904

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • DNA structure, Chromatin and Gene Expression; Characterization of transcriptional regulatory signals with novel bioinformatics tools.

    Ryoichi Kiyama, Misuhiro Shimizu (Eds, Takashi Abe, Hideaki Sugawara, Shigehiko Kanaya, Yoko Kosaka, Toshimichi Ikemura( 担当: 共著 ,  範囲: 1-16)

    Transworld Research Network.  2006年1月  ( ISBN:8178952289

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

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  • 生物工学ハンドブック I編2.5.4〔4〕(d) コドン使用頻度と生産収量との関連

    日本生物工学会, 阿部貴志, 金谷重彦, 木ノ内誠, 池村淑道( 担当: 共著 ,  範囲: 131-132)

    コロナ社  2005年6月  ( ISBN:4339067342

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • DDBJの利用法 5.1章 マルチプルアラインメント、5.2章 進化系統解析

    五條堀孝, 菅原秀明, 編, 阿部貴志( 担当: 共著 ,  範囲: 107-127)

    共立出版  2005年5月  ( ISBN:4320056299

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • ゲノミクス・プロテオミクスの新展開 第3編第2章第4節 自己組織化マップ(SOM):比較ゲノムと生物多様性研究への新規な情報学的手法

    今中忠行, 阿部貴志, 金谷重彦, 木ノ内誠, 池村淑道( 担当: 共著 ,  範囲: 890-896)

    エヌ・ティ・エス  2004年4月  ( ISBN:4860430492

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  • ゲノムからみた生物の多様性と進化 8. ゲノム配列にひそむ特徴的なサインからみた生物多様性

    五條堀孝, 金谷重彦, 阿部貴志, 木ノ内誠, 池村淑道( 担当: 共著 ,  範囲: 58-64)

    シュプリンガー・フェアラーク東京.  2003年6月  ( ISBN:4431710221

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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MISC

  • マダニの共生関係に着目した水平伝播候補領域の検出

    松本光司, 菊池亮仁, 中尾亮, 杉本千尋, 池村淑道, 阿部貴志

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集   11th   95   2017年

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    記述言語:日本語  

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  • 一括学習型自己組織化マップに基づく水平伝播候補遺伝子の探索法の開発

    阿部貴志, 中尾亮, 杉本千尋

    日本生化学会大会(Web)   90th   ROMBUNNO.4AT27‐02(3P‐1460) (WEB ONLY)   2017年

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    記述言語:日本語  

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  • 超高速遺伝子解析技術によるマダニ保有微生物の探索

    中尾亮, 中尾亮, QIU Yongjin, 木下豪太, THU May June, 阿部貴志, 片倉賢, 杉本千尋

    日本寄生虫学会大会プログラム・抄録集   85th   83   2016年2月

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    記述言語:日本語  

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  • 相対エントロピーによる水平伝播候補領域検出法の開発

    舩山俊介, 中尾亮, 杉本千尋, 阿部貴志

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集   9th   81   2015年

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    記述言語:日本語  

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  • Unsupervised data mining suitable for evolutionary and genomic studies in the era of big data

    Hiroki Iwasaki, Takashi Abe, Yoshiko Wada, Kennosuke Wada, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   89 ( 6 )   285 - 285   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • 一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)法を用いたマダニ保有ウイルス叢の網羅的解析

    邱永晋, 中尾亮, 阿部貴志, 杉本千尋

    日本獣医学会学術集会講演要旨集   157th   406   2014年8月

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    記述言語:日本語  

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  • A novel approach, based on BLSOMs (Batch Learning Self-Organizing Maps), to the microbiome analysis of ticks (vol 7, pg 1003, 2013)

    Ryo Nakao, Takashi Abe, Ard M. Nijhof, Seigo Yamamoto, Frans Jongejan, Toshimichi Ikemura, Chihiro Sugimoto

    ISME JOURNAL   8 ( 8 )   1752 - 1752   2014年8月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    DOI: 10.1038/ismej.2014.83

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  • 遺伝子工学・リモートセンシング・地理情報システムの技術を応用したヒトの環境適応能における遺伝‐環境の相互作用解明への新研究法

    安納住子, 大島一彦, 阿部貴志, 田殿武雄, 山本彩, 五十嵐保

    日本生理人類学会誌   19 ( 1 )   13 - 18   2014年2月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.20718/jjpa.19.1_13

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  • Evolutionary changes of vertebrate genome signatures with special focus on coelacanth

    Yuki Iwasaki, Norihiro Okada, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   88 ( 6 )   381 - 381   2013年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • 遺伝子工学・リモートセンシング・地理情報システムの技術を応用したヒトの環境適応能における遺伝‐環境の相互作用解明への新研究法

    安納住子, 大島一彦, 阿部貴志

    日本生理人類学会誌   18   206 - 207   2013年6月

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    記述言語:日本語  

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  • BLSOM解析を活用したマダニ媒介性病原体の検索

    中尾亮, 阿部貴志, 山本正悟, ARD Nijhof, FRANS Jongejan, 池村淑道, 杉本千尋

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集   7th   57   2013年

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    記述言語:日本語  

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  • 新規情報学的手法を用いたインフルエンザウイルスのゲノム塩基配列の変化の方向性の予測

    岩崎裕貴, 阿部貴志, 和田健之介, 池村淑道

    生物工学会誌   90 ( 12 )   769 - 772   2012年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:生物工学会  

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  • メタゲノム解析による微生物群集構造の解明への 一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)の活用

    阿部貴志, 中尾亮, 杉本千尋

    生物工学会誌   90 ( 12 )   765 - 768   2012年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:生物工学会  

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  • 次世代ゲノム解析技術により明らかとなりつつあるマダニ保有微生物叢の多様性

    中尾亮, 杉本千尋, 阿部貴志, 山本正悟, ARD Nijhof, FRANS Jongejan, 池村淑道

    大原綜合病院年報   52   107   2012年12月

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    記述言語:日本語  

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  • ヒトの環境適応能のメカニズムの解明および地球環境変動が及ぼす健康環境影響評価

    安納住子, SURENDRAN Sinnathamby Noble, RAMASAMY Ranjan, 阿部貴志, 大島一彦

    芝浦工業大学特別教育・研究報告集(CD-ROM)   2011   187 - 190   2012年12月

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    記述言語:日本語  

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  • Vertebrate genome signatures and its causative factors unveiled by novel bioinformatics strategies

    Toshimichi Ikemura, Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada

    GENES & GENETIC SYSTEMS   87 ( 6 )   383 - 383   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • Detection of viral segments with oligonucleotide compositions similar with host RNAs for studies of viral adaptation to host

    Yuki Iwasaki, Kennosuke Wada, Taiki Akiba, Ayumi Ogura, Takashi Abe, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   87 ( 6 )   428 - 428   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • インフルエンザウイルスゲノム配列の変化方向の予測

    岩崎裕貴, 和田健之介, 阿部貴志, 池村淑道

    アドバンスシミュレーション   12   56 - 57   2012年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)   出版者・発行元:アドバンスソフト  

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  • メタゲノム解析によるマダニ保有微生物叢の検索

    中尾亮, 阿部貴志, 阿部貴志, 山本正悟, NIJHOF Ard, JONGEJAN Frans, 池村淑道, 杉本千尋

    日本獣医学会学術集会講演要旨集   153rd   239   2012年3月

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    記述言語:日本語  

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  • マダニ保有微生物叢の解明へ向けたメタゲノム解析技術の応用

    中尾亮, 阿部貴志, 阿部貴志, 山本正悟, NIJHOF Ard, JONGEJAN Frans, 池村淑道, 杉本千尋

    日本寄生虫学会大会プログラム・抄録集   81st   85   2012年2月

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    記述言語:日本語  

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  • A novel bioinformatics strategy to investigate characteristics of influenza virus genomes related with their host adaptation

    Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura, Kennosuke Wada, Masae Itoh, Takashi Abe

    GENES & GENETIC SYSTEMS   86 ( 6 )   419 - 419   2011年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • In Silico analyses of the constant bases of tRNA utilizing "tRNA Gene Database, tRNADB-CE 2011"

    Hachiro Inokuchi, Toshimichi Ikemura, Akira Muto, Yuko Yamada, Takashi Abe

    GENES & GENETIC SYSTEMS   86 ( 6 )   428 - 428   2011年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • Prediction of directional changes of influenza virus genome sequences using by a novel bioinformatics strategy

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Masae Itoh, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   85 ( 6 )   397 - 397   2010年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • Phylotype prediction of metagenomic sequences using tRNA gene sequences compiled by tRNADB-CE

    Takashi Abe, Hachiro Inokuchi, Hiroshi Uehara, Yuko Yamada, Akira Muto, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   85 ( 6 )   411 - 411   2010年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • A bioinformatics strategy to clarify microbial community structures by analyzing metagenomic sequences from an environmental sample

    Manabu Ohi, Yuki Iwasaki, Kennosuke Wada, Ikemura Toshimichi, Takashi Abe

    GENES & GENETIC SYSTEMS   85 ( 6 )   410 - 410   2010年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • A novel bioinformatics strategy of searching for useful protein genes for environmental improvement from unexplored genome resources

    Hiroshi Uehara, Chieko Wada, Yuki Nakaizumi, Yuki Iwasaki, Toshimichi Ikemura, Takashi Abe

    GENES & GENETIC SYSTEMS   85 ( 6 )   411 - 411   2010年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • ハプロタイプ構造に基づいたヒト皮膚色候補遺伝子の自然選択の検出

    安納住子, 大島一彦, 阿部貴志

    日本生理人類学会誌   15   70 - 71   2010年10月

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    記述言語:日本語  

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  • The hunting Genes contributing to "Human Health" and "Sustainable World" as the educational program for undergraduate and high-school students

    Hiroshi Uehara, Takashi Abe, Yuki Nakaizumi, Chieko Wada, Hachiro Inokuchi, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   84 ( 6 )   482 - 482   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • A novel informatics and visualization method to analyze all influenza A virus genomes on one plane

    Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Masae Itoh, Toshimichi Ikemura

    GENES & GENETIC SYSTEMS   84 ( 6 )   447 - 447   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • 遺伝分野の教育における高校と大学の連携の可能性

    上原啓史, 阿部貴志, 池村淑道

    遺伝   63 ( 1 )   92 - 96   2009年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)   出版者・発行元:エヌ・ティー・エス  

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  • 公的データベースからの有用遺伝子の発掘: 持続可能型社会への貢献遺伝子データベースの構築と世界最高水準スーパーコンピュータの利用

    池村淑道, 上原啓史, 棚橋佳世, 阿部貴志

    日本化学会情報化学部会誌   26 ( 2 )   40 - 44   2008年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本化学会情報化学部会  

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  • エキスパートがキュレートしたtRNAデータベース

    井口八郎, 小原康雄, 武藤あきら, 山田優子, 木ノ内誠, 前野聖, 金谷重彦, 池村淑道, 阿部貴志

    日本化学会情報化学部会誌   26 ( 1 )   11 - 16   2008年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本化学会情報化学部会  

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  • 持続可能型社会への貢献遺伝子データベース

    上原啓史, 棚橋佳世, 阿部貴志, 池村淑道

    日本化学会情報化学部会誌   26 ( 1 )   17 - 19   2008年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本化学会情報化学部会  

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  • ゲノム配列情報からの効率的な知識発見のための情報学的手法の確立

    阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道

    日本化学会情報化学部会誌   26 ( 1 )   20 - 22   2008年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本化学会情報化学部会  

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  • データベースに蓄積の著しい機能未知のタンパク質類の機能推定のための自己組織化マップ法による新規情報学的手法の開発

    阿部貴志, 金谷重彦, 池村淑道

    日本化学会情報化学部会誌   26 ( 2 )   31 - 33   2008年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本化学会情報化学部会  

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  • Database for genes contributing sustainable world constructed by undergraduate students

    Uehara Hiroshi, Abe Takashi, Tanahashi Kayo, Nakahara Taku, Ohshima Kazuhiko, Ikemura Toshimichi

    GENES & GENETIC SYSTEMS   82 ( 6 )   553 - 553   2007年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

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  • 学部教育としての持続可能型社会への貢献遺伝子データベース構築

    上原啓史, 阿部貴志, 棚橋佳世, 中原拓, 中原拓, 大島一彦, 池村淑道

    情報化学討論会講演要旨集   30th   51 - 52   2007年11月

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    記述言語:日本語  

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  • 学部教育としての持続可能型社会への貢献遺伝子データベース構築

    上原啓史, 阿部貴志, 棚橋佳世, 中原拓, 大島一彦, 池村淑道

    日本遺伝学会大会プログラム・予稿集   79th   86   2007年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 持続可能型社会への貢献遺伝子データベースの構築

    棚橋佳世, 上原啓史, 中原拓, 大島一彦, 阿部貴志, 池村淑道

    生化学   1P-1058   2007年

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    記述言語:日本語  

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  • 微生物学とデータ科学の接近 –ポストゲノムシークエンシングといわれるフェーズを迎えて

    菅原秀明, 阿部貴志, 田中尚人, 宮崎智

    土と微生物   58 ( 2 )   57 - 67   2004年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:日本土壌微生物学会  

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  • ゲノムDNA配列に潜んでいる生物種の個性を明らかにする新規な統計数理的手法

    阿部貴志, 金谷重彦, 木ノ内誠, 池村淑道

    統計数理   52 ( 1 )   207 - 215   2004年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:統計数理研究所  

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講演・口頭発表等

  • 微生物ゲノムとメタゲノムからの効率的な知識発見に向けて

    阿部 貴志

    木村資生記念 第2回進化学セミナー  2018年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • ウイルスゲノムの連続塩基組成を活用した効率的な知識発見 招待

    阿部 貴志

    進化学会第20回大会  2018年8月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • ゲノムアノテーション

    阿部 貴志

    統合データベース講習会AJACS越後  2018年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • ビックデータ時代のデータ分析の実践 ~統計分析や機械学習を上手く活用しよう~

    阿部 貴志

    新潟大学産学連携協力会IoT/ビッグデータ研修会  2017年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • ゲノムデータからの効率的な知識発見に向けた一括学習型自己組織化マップの活用 招待

    阿部 貴志

    第27回日本数理生物学会年会  2017年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • シニア研究者の専門知識を活用したtRNA遺伝子データベースtRNADB-CEの運用

    阿部 貴志

    日本遺伝学会第89回大会  2017年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 機械学習を活用したゲノムビックデータからの知識発見

    阿部 貴志

    第1回新潟大学シーズプレゼンテーション  2017年4月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 連続塩基組成に基づくウイルスゲノムの多様性の解明 招待

    阿部 貴志

    第1回内在性ウイルス様エレメント研究会  2016年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 「統計ソフトウェア「R」を活用したデータ分析コース」

    阿部 貴志

    平成28年度 新潟大学高度技術研修  2016年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • A bioinformatics analysis for efficient knowledge discovery from big sequence data with BLSOM 招待

    阿部 貴志

    第89回日本細菌学会総会  2016年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • メタゲノム解析を活用した新規微生物群の効率的な探索 招待

    阿部 貴志

    第157回日本獣医学会学術集会  2014年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • ゲノムアノテーション

    阿部 貴志

    統合データベース講習会:AJASC琉球  2013年7月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Metagenomic analysis for unveiling of microbial diversities within tick guts 招待 国際会議

    阿部 貴志

    International Union of Microbiological Societies 2011 Congress  2011年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 全地球レベルの環境微生物多様性を把握・俯瞰するための新規情報学的手法の開発 招待

    阿部 貴志

    静岡大学GPLバイオサイエンスセミナー  2011年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 学部教育における DDBJ の活用について

    阿部 貴志

    DDBJing講習会  2008年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 自己組織化マップ(SOM)によるゲノムとタンパク質配列からの効率的な知識発見 招待

    阿部 貴志

    化学と生物学を統合する情報学に関するシンポジウム  2007年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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産業財産権

  • レジオネラ属菌による汚染度の評価方法

    近藤 昭宏, 阿部 貴志

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    出願番号:特願2018-030538  出願日:2018年2月

    公開番号:特開2019-141005  公開日:2019年8月

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  • 「塩基配列の分類システムおよびオリゴヌクレオチド出現頻度の解析システム」

    池村淑道, 金谷重彦, 阿部貴志, 木ノ内誠, 中川智, 上月登喜男

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    出願番号:特願2003-328845  出願日:2003年9月

    公開番号:特開2005-92786  公開日:2005年4月

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Works(作品等)

受賞

  • 2019年(第81巻)JVMS優秀論文賞

    2020年9月   日本獣医学会   Viral population analysis of the taiga tick, Ixodes persulcatus, by using Batch Learning Self-Organizing Maps and BLAST search. The Journal of Veterinary Medical Science 81(3)401-410, 2019

    Yongjin Qiu, Takashi Abe, Ryo Nakao, Kenro Satoh, Chihiro Sugimoto

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  • 日本ゲノム微生物学会研究奨励賞

    2011年3月   日本ゲノム微生物学会  

    阿部貴志

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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  • 日本生理人類学会優秀論文賞

    2008年6月   日本生理人類学会  

    安納住子, 阿部貴志, 西良浩一, 工藤奨, 山本卓志, 緒方是嗣, Vijay K. Goel

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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  • 日本進化学会第5回大会最優秀ポスター賞

    2003年8月   日本進化学会  

    阿部貴志

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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  • 第22回情報科学討論会ポスター賞

    1999年11月   社団法人日本化学会情報化学部会  

    阿部貴志, 金谷重彦, 工藤喜弘, 木ノ内誠, 大平賢

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 細胞膜自動透過性DNAアプタマーの分子基盤解明とポスト抗体医薬への展開

    研究課題/領域番号:19H03512  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    中馬 吉郎, 寺尾 豊, 東元 祐一郎, 阿部 貴志

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    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

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  • 神経回路網アルゴリズムを用いた非結核性抗酸菌の統合的オミックス解析と病態予測

    研究課題/領域番号:18KT0019  2018年7月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    菊地 利明, 阿部 貴志

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    資金種別:競争的資金

    配分額:18460000円 ( 直接経費:14200000円 、 間接経費:4260000円 )

    非結核性抗酸菌 (NTM) は環境中に広く生息しており、その吸入曝露によって、慢性呼吸器感染症であるNTM症を発症する。このNTM症の臨床上課題は、病態分類が不明確な点である。感染症は一般に、病原微生物と宿主との相互関係によって成立する。そこで「NTM症患者の起因菌の性状は、菌株固有の性状に加え、患者の病態も反映しており、起因菌から病態を分類できるのではないか?さらに、その分類された患者群から病態的特徴を明らかにし、起因菌から病態を予測できるようになるのではないか?」という問いを掲げる。これに対する答えを求めて、本研究では、一括学習型自己組織化マップ (BLSOM) と深層学習の二種類の神経回路網アルゴリズムを用いて、NTM症患者からの病態と起因菌のバイオデータを解析し、NTM症の病態分類群とその特徴を明らかにして、その病態を起因菌から予測する数理モデルを構築する。研究初年度は、患者病態データの収集を主に行った。NTM症患者の起因菌とその病態との関連を明らかにしていくために、NTM症の患者を集積し、その患者病態データを収集した。対象は、新潟大学医歯学総合病院でNTM症と診断された18歳以上の成人例である。所属研究機関 (新潟大学) の倫理委員会で承認を受けた研究計画(承認番号:2016-0106)に従って、診療情報 (年齢、性別、生活歴、既往歴、現病歴、臨床検査値、X線/CT画像、治療経過、予後) に加え、炎症性因子 (38種類のサイトカインと鉄代謝マーカー) の血中濃度を、患者病態データとして収集を進めた。

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  • エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース

    2017年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究成果公開促進費・データベース

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 水平伝播遺伝子予測システムの開発と環境適応と共進化過程の解明

    研究課題/領域番号:17K00401  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    阿部 貴志, 池村 淑道

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    生物の進化や環境適応には生物種間での遺伝子の水平伝播が大きな役割を果たしていると考えられている.しかしながら,従来の配列相同性検索では水平伝播遺伝子の検出は限界があり,ゲノム全体における水平伝播遺伝子の全容解明には新規解析手法の開発が求められている.
    今年度は,これまで開発してきた水平伝播予測手法のさらなる改良を行った.従来の連続塩基組成のみに着目してゲノム配列断片を生物種別に高精度に分類可能な一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)による水平伝播の候補ゲノム領域の検出に加え,近縁種ゲノム間での保存遺伝子の双方向ベストヒット解析を組み合わせる手法を開発した.よりそのゲノムが持つ固有の機能に特化した水平伝播の候補遺伝子検出と由来生物系統の推定が可能となった.南極コケ坊主由来のSphingomonas属細菌2種で評価したところ,水平伝播の由来は大きく異なったが,膜タンパク質など獲得した遺伝子機能に共通性が示唆された.また,アミノ酸組成でも南極株と近縁の他の大陸由来株の遺伝子で差異が認められ,遺伝子の水平伝播に基づく南極細菌の種固有な低温適応戦略の一端を明らかにすることができた.
    さらに,真核生物の共生関係解明のための予測システムとして開発したBLSOMを高速化した自己圧縮型BLSOMを用いた予測システムを用いて,植物と微生物の共生関係下における水平伝播遺伝子の検出を行うべく,7種のモデル植物と微生物ゲノムを対象にした解析を行った.その結果,植物ゲノムと共生細菌である全既知微生物で明瞭な分離が見られたが,各植物ゲノムの1%前後のゲノム配列断片が原核生物由来の領域に分類されていた.
    今後,植物共生細菌などのさらなる実課題での解析を行い,開発手法の更なる改良と活用を目指す.

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  • 中枢神経系で働くマウス新規摂食行動制御遺伝子の機能解明

    研究課題/領域番号:16H04686  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    高田 豊行, 阿部 貴志

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    我々は、実験動物マウスのコンソミック系統を使用して、肥満表現型を対象にした遺伝子探索研究を行い、脳で発現する機能未知の遺伝子Aobs1を同定した。本申請研究により、Aobs1は、マウス脳内の摂食に関わる神経核を含む領域で、摂餌の内容で遺伝子発現量が変化し、それに伴い特定の摂食行動制御関連遺伝子の発現が変動することを見出した。この結果を活用して、さらに解析を進めた結果、マウスのAobs1は中枢で機能して、摂食行動における脳内の特定の神経核で、レプチンなどによる栄養シグナルの伝達に関わる可能性が示唆された。また、Aobs1変異マウスは、過食による肥満研究のための実験動物になりうることも確認した。

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  • 電気共生を利用した革新的嫌気消化プロセスに関する基盤研究

    研究課題/領域番号:15H01753  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    渡辺 一哉, 阿部 貴志, 上野 嘉之, 高妻 篤史

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    資金種別:競争的資金

    配分額:44850000円 ( 直接経費:34500000円 、 間接経費:10350000円 )

    導電性微物質を嫌気微生物群集に添加することにより微生物間の還元力のやりとり(電気共生)を促進し、メタン発酵を高効率化する検討を行った。その結果、酸化鉄微粒子を添加した場合にメタン発酵が顕著に促進され、またこの促進効果は静置条件および撹拌条件の両者で観察された。この2条件において形成される菌叢を解析したところ、静置条件においてはGeobacterとMethanosarcinaの増加が確認され、電気共生によりメタン発酵が促進されたと考えらえる。一方撹拌条件においては、Methanosarcinaのみが増加した。メタゲノム解析により、酸化鉄微粒子が酢酸分解メタン生成経路を促進する可能性が示された。

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  • 病原体媒介節足動物の共生微生物ライブラリーの構築と病原体制御への応用

    研究課題/領域番号:15H05633  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    中尾 亮, 阿部 貴志, 田仲 哲也

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    配分額:23790000円 ( 直接経費:18300000円 、 間接経費:5490000円 )

    マダニなどの節足動物は、病気を引き起こす病原体を体内に保有して、人や動物に伝播する。本研究では、そのような病原体媒介節足動物が他にどのような微生物の集団を保有するかを明らかにすることを目的とした。国内外で採集されたマダニを材料に、微生物由来の遺伝子を解析したところ、コクシエラやリケッチア等の特定の細菌群が優占して存在することが分かった。マダニとそれら優占細菌群の遺伝子型を比較したところ、親から子へ垂直伝播するものと、個体間で水平伝播するものの両方の存在が示された。

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  • 遺伝子の水平伝播ワールドにおける細菌分類の指標探索

    研究課題/領域番号:15K14595  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    馬場 知哉, 阿部 貴志

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    配分額:3510000円 ( 直接経費:2700000円 、 間接経費:810000円 )

    南極湖沼の生態系から分離された細菌のゲノム解析から、他の大陸の近縁種と比較して、南極細菌は遺伝子の水平伝播を多用し、遺伝子の水平伝播ワールドを形成する特殊な進化が示唆された。これら南極細菌のゲノム情報から、生命情報学的な手法により、細菌分類の指標探索を試みた。水平伝播遺伝子の推定方法として、連続塩基組成から配列断片を生物種ごとに高精度にクラスタリングする一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)に基づいた推定を適用した。その結果、菌株によって水平伝播遺伝子の由来は大きく異なるにも関わらず、水平伝播される遺伝子群の機能には共通性が示唆されるなど、新たな分類指標の基盤となる知見が得られた。

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  • 病原微生物の潜伏環境としての原生生物の役割

    研究課題/領域番号:15K14850  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    中尾 亮, 阿部 貴志

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    本研究では、環境中に生息するアメーバ等の原生生物が感染症の流行に重要な役割を担うのではないかとの仮説を立て、原生生物が保有する微生物叢を解析した。タイ王国ナコーンナーヨック県で環境水および土壌を採取し解析に供した。その結果、各サンプルで約200属を超える細菌群を検出したが、当地で流行する感染症の病原体は検出されなかった。真核生物叢解析では得られた配列のほとんどが藻類由来のものとなった。ペプチド核酸を用いて、優占する生物由来の配列の増幅を抑制する解析系の開発に成功した。

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  • エキスパートがキュレートしたtRNA遺伝子データベース

    2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究成果公開促進費・データベース

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • シニア専門家との協働作業による遺伝学関係 データベースのアノテーションの高品質化

    2015年4月 - 2016年3月

    国立遺伝学研究所共同研究(A)  国立遺伝学研究所共同研究(A) 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • Kampo Signal Panelの構築

    2015年4月 - 2016年3月

    富山大学和漢医薬学総合研究所(S)特定研究  富山大学和漢医薬学総合研究所(S)特定研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • マダニ保有ウイルス叢の網羅的解明に向けた情報学的手法の開発

    2015年4月 - 2016年3月

    北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究  北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 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/領域番号:26330327  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    阿部 貴志

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    資金種別:競争的資金

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    ゲノムビックデータからの効率的な知識発見に向け、より高速化した解析手法の開発が求められている。一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)の可視化や分離能などの特長は損なわず、爆発的な増加に対応できる新手法として、自己圧縮型BLSOMを開発した。本手法を中心に、メタゲノム配列に対する生物系統推定法、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に適応し、超大量データからの効率的なデータマイニングシステムの確立を行った。

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  • 水平伝播遺伝子から探る節足動物内での異種共生関係の解明

    2014年4月 - 2015年3月

    北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究  北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • シニア専門家との協働作業による遺伝学関係 データベースのアノテーションの高品質化

    2014年4月 - 2015年3月

    国立遺伝学研究所  国立遺伝学研究所共同研究(A) 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • Kampo Signal Panelの構築

    2014年4月 - 2015年3月

    富山大学和漢医薬学総合研究所(S)特定研究  富山大学和漢医薬学総合研究所(S)特定研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • RNA編集様式の亜種間差を利用したエネルギー代謝関連・量的形質遺伝子の探索

    研究課題/領域番号:25430097  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    高田 豊行, 阿部 貴志, 矢坂 拓

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    配分額:5200000円 ( 直接経費:4000000円 、 間接経費:1200000円 )

    本研究は、マウス亜種由来系統およびこれらから樹立されたコンソミック(染色体置換)系統群を利用した遺伝子発現解析を行い、生体エネルギー代謝に関わる表現型多様性に関与する「遺伝子発現量差」と「RNA編集塩基の亜種間差」の探索を行い、各種の解析を通してエネルギー代謝に関わる量的形質遺伝子多型の検出を行うことを目的とした。本研究により、マウス亜種系統間の遺伝子発現差およびRNA編集受容候補塩基の座標情報を得た。また、各種の情報解析から、エネルギー代謝調節などに関する遺伝子群に系統間差を観察した。表現型の差に関わる可能性のある複数の遺伝子多型については、各種の検証による関連性の調査を継続して行っている。

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  • メタゲノム解析による新興病原細菌の網羅的探索

    2013年4月 - 2014年3月

    北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究  北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 東南極の湖沼におけるコケ坊主生物圏のゲノム解析

    研究課題/領域番号:24310150  2012年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    馬場 知哉, 阿部 貴志, 松浦 俊一, 伊村 智, 豊田 敦, 長沼 毅

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    配分額:20540000円 ( 直接経費:15800000円 、 間接経費:4740000円 )

    日本の南極観測により発見された南極大陸東部の湖沼底に生息する“コケ坊主”と呼ばれる水棲化したコケの生態系の構成細菌を多数分離し、それらのゲノム解析を行った結果、他の大陸における近縁種と比較して水平伝播により獲得された遺伝子が顕著に多い傾向を明らかにした。これは1 億5 千万年前のジュラ紀には温暖な超巨大大陸ゴンドワナの一部であり、大陸移動に伴い他の大陸から分離し、極寒の環境へと変容した南極大陸の生態系における極限環境(低温・凍結、貧栄養、白夜/極夜による極端な日長変化など)への独自の適応進化の一端を反映している可能性を示唆しているものと考えられた。

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  • 東南極の湖沼におけるコケ坊主生物圏のゲノム解析

    2012年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    資金種別:競争的資金

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  • 次世代シーケンサを活用した病原因子探索、ならびに、病原性獲得機構解明のための情報学的手法の開発

    2012年4月 - 2013年3月

    北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究  北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究 

    阿部 貴志

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • メタゲノム配列を活用した全地球レベルでの微生物生態系の全体把握のための情報学的手法の開発

    2012年4月 - 2013年3月

    民間財団等  内田エネルギー科学振興財団試験研究費 

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    資金種別:競争的資金

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  • 新規情報学的手法によるインフルエンザを含む人獣共通感染症ウイルスゲノム配列の解析

    研究課題/領域番号:23500371  2011年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    池村 淑道, 阿部 貴志

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    配分額:5330000円 ( 直接経費:4100000円 、 間接経費:1230000円 )

    インフルエンザウイルスは人獣共通感染症ウイルスであり、トリ由来株のヒトでの大流行が危惧されている。このウイルスの全ゲノム配列を対象に、連続塩基組成のBLSOM解析を行い、この組成が宿主ごとに明確に異なることを見出した。直接にトリから、あるいはブタを経由してヒト集団へ侵入した株に注目すると、ヒトでの流行を繰り返す過程で、連続塩基組成が方向性のある変化をしていた。この知見を基に、トリ由来株のヒト集団での流行のリスク評価法を開発し、全トリ由来株についての危険株の予測を行った。
    昨年から西アフリカで流行しているエボラウイルスについても、週単位で観察出来る、方向性のある連続塩基組成の変化を見出した。

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  • メタゲノム資源からの新規微生物探索とその代謝経路予測による環境浄化システムの解明

    2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

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    資金種別:競争的資金

    配分額:3400000円 ( 直接経費:2380000円 、 間接経費:1020000円 )

    環境メタゲノム資源から、地球環境改善に役立つ新規微生物ゲノムや、それらが持つ環境浄化システムに関与する有用遺伝子候補の探索手法を開発する。新規性の高いゲノム断片配列を微生物ゲノム別に再構成するためのアノテーション手法が開発できれば、環境が保有する環境浄化システムを構成する微生物や代謝遺伝子セットの全体像が把握できる。既知微生物による浄化に関与する酵素群をカタログ化することによって、様々な微生物が持つ環境浄化システムの全体像把握に向けた情報学的スクリーニング法としての活用も期待できる。

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  • 新規情報学的手法によるインフルエンザを含む人獣共通感染症ウイルスゲノム配列の解析

    2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    我々が開発した「一括学習型自己組織化マップ法BLSOM」を用いて、世界各地で採取された全てのA型インフルエンザ株について、各株の塩基配列の特徴を指標に一枚のマップ上で分類・可視化を可能にする。インフルエンザウィルスの塩基配列は速い速度で変化しているが、BLSOMを用いた予備的な解析は、新型インフルエンザの塩基配列が変化して行く方向が、一部ではあるが予測可能なことを示している。変化方向を予測出来れば、事前準備や予防措置に関して貴重な情報を提供できる。更には、ヒトで流行を起こす可能性のある高病原性の鳥インフルエンザ株について、地球規模での危険地域予測にも貴重な情報を提供できる。多様な宿主から分離されるウィルス株の多量な配列情報の全体を対象に、申請者らが開発したゲノム情報解析手法を用い、宿主との適合性に関しての新規視点での解析を行い、宿主を変えたことで起きるウィルスのゲノム配列の変化方向の予測法を確立する。

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  • 網羅的な比較ゲノム解析による病原体の生態と病原性獲得機構の解明

    2011年4月 - 2012年3月

    北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究  北海道大学 人獣共通感染症リサーチセンター 一般共同研究 

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    資金種別:競争的資金

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  • 次世代シークエンス技術導入によるアフリカを中心としたダニ媒介性感染症研究の新展開

    研究課題/領域番号:23255016  2011年 - 2014年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    杉本 千尋, 梶野 喜一, 中村 一郎, 阿部 貴志, 桜井 達也

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    資金種別:競争的資金

    配分額:12870000円 ( 直接経費:9900000円 、 間接経費:2970000円 )

    国内(宮崎県、北海道)、オランダ、ガンビアでマダニ7種を採取し、メタゲノム解析を実施した。手法は、虫体を洗浄、破砕後、界面活性剤処理し、2種の孔径のフィルターでろ過し、細菌を濃縮した画分をDNA分解酵素処理して、宿主ゲノムDNAを除去した。その画分からDNAを精製し、全ゲノム増幅後、次世代シークエンサー(454FLX)で塩基配列を決定した。そのうち、300bp以上の断片を自己組織化マップ(BLSOM)法により分析し、DNA断片が由来する細菌の分類群の同定を行った。その結果、50%以上の配列が細菌由来と同定され、属レベルまでの帰属を明らかにすることができた。これと並行して、マダニホモジネートから精製したDNAを用いて細菌16Sリボソーム遺伝子の一部をPCRで増幅し、その産物を次世代シークエンサーで解析し、細菌16Sリボソーム遺伝子データベースに対してBLAST検索し、種同定を行った。
    いずれの解析結果においても、保有細菌叢が1)種間、2)同一種の雌雄間、3)採取地域で差があることが明らかとなった。また、BLSOM解析で人に対して病原性を有すると考えられる種を含む細菌属(Rickettsia, Chlamydia, Francilella, Leptospira等)が検出された。今後、どのような病原体が含まれるのか種レベルまで同定する必要がある。
    また、ザンビア、マレーシアの動物血液ならびにマダニDNAを用いてQ熱病原体(Coxiella burnettii)の保有状況を調査した結果、高率に本病原体の遺伝子が検出できた。その他のマダニ媒介性病原体のスクリーニングでは、人獣共通感染症の病原体となる種は検出できていない。

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  • メタゲノム資源からの新規微生物探索とその代謝経路予測による環境浄化システムの解明

    研究課題/領域番号:23710242  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    阿部 貴志

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    環境メタゲノム資源から、連続塩基・アミノ酸組成に基づく一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)を基に、環境中の微生物叢のための生物系統推定ソフトウェア、地球環境改善に役立つ新規微生物ゲノムの検出手法、ならびに、それらが持つ環境浄化システムに関与する有用遺伝子候補の探索手法を開発した。新規性の高いゲノム断片配列を微生物ゲノム別に再構成するための手法が開発でき、環境が保有する環境浄化システムを構成する微生物や代謝遺伝子セットの全体像が把握でき、様々な微生物が持つ環境浄化システムの全体像把握に向けた情報学的スクリーニング法としての活用も期待できる。

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  • 高性能スーパーコンピュータによるタンパク質の機能推定と一般利用のための公開

    2008年4月 - 2011年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    ゲノムが解読された際のタンパク質遺伝子の機能を推定する際には、配列相同性検索が重要な技術となるが、この方法で機能が推定できるタンパク質遺伝子は半数程度にとどまる。我々が開発した一括学習型自己組織化マップ法(BLSOM)を、オリゴペプチドの使用頻度に適用したところ、タンパク質が機能により分離(自己組織化)する傾向を示した。2?4連アミノ酸の頻度パターンの類似度を基礎にした機能推定法であり、多次元ベクトル空間の大量情報解析で、高性能なスーパーコンピュータの使用が重要となる。前年度までは、第一世代の地球シミュレータ(ES1)を用いたBLSOM解析を行い、20のアミノ酸を物理化学的な性質の類似度で、11ヘグループ化した3連アミノ酸頻度解析が機能を反映した高い分離(自己組織化)能を与えること、さらには、200アミノ酸のwindowを設けて50アミノ酸のstepで移動させることで、大型タンパク質の機能推定も可能なことを見出し、2009年度に論文として発表した(DNA Res.

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  • 環境由来塩基配列による微生物群集ゲノムシステム解明に向けた新規情報学的手法の開発

    2008年4月 - 2011年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

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    資金種別:競争的資金

    メタゲノム解析によって取得された塩基配列は、非常に新規性の高い微生物種を多く含み、これまで解読されてきたゲノムとは異なった特徴を有する場合が多い。新規性の高い生物種由来のゲノム断片配列を連続塩基頻度の特徴のみで生物種ゲノムごとに再構築するための解析手法の開発を行った。ヒト腸内細菌由来の混合メタゲノム解析由来配列を対象に、メタゲノム解析由来配列の塩基組成を反映させたランダム配列を数倍量混在させたBLSOMを作成したところ、同一生物種由来のゲノム配列ごとに分類でき、ゲノム再構築が可能であった。本手法の確立により、構成するゲノムの種数を明らかにでき、生物種別の代謝経路の概要を理解可能となる。様々な環境に対するメタゲノム解析由来配列を対象に検証を実施し、断片化サイズや連続塩基頻度などの最適な解析条件の検討を実施している。

    メタゲノム解析由来配列には、新規性の高い微生物種のみならず、ウイルスゲノムも豊富に

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  • 有用環境ゲノム資源発掘のシステム開発

    2008年4月 - 2009年3月

    JST  JSTシーズ発掘試験研究 

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    資金種別:競争的資金

    未利用な環境ゲノム資源を対象に、大量なゲノム断片の配列決定を行うメタゲノム解析として、産業的に有用な遺伝子を発掘する技術が開発されたが、大半の遺伝子情報は既存の情報学手法での機能推定が困難であった。異なった原理での遺伝子機能推定法の確立が急務である。我々が開発した一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)法を技術の核に、「環境由来微生物ゲノムからの有用遺伝子発掘システム」の確立と製品化を目指す。

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  • 高性能スーパーコンピュータによるタンパク質の機能推定と一般利用のための公開

    研究課題/領域番号:20510194  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    池村 淑道, 阿部 貴志

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    データベース中の大量な機能未知なタンパク質について、機能既知の全タンパク質と混合し、3~5連アミノ酸のBLSOMを作成して、機能既知タンパク質と共に自己組織化する機能未知のタンパク質を検索した。200アミノ酸のwindowを設けて50アミノ酸のstepで移動させることで、大型タンパク質も解析可能となった。スパコンで作成した大規模BLSOM上に、各研究者がPCレベルの計算機を用いて、着目する機能未知のタンパク質をマップして機能を推定する方法を確立した。

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  • 環境由来塩基配列による微生物群集ゲノムシステム解明に向けた新規情報学的手法の開発

    研究課題/領域番号:20700273  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    阿部 貴志

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    一括学習型自己組織化地図法(BLSOM)をゲノム解析用に開発し、環境微生物ゲノムの多様性を推定する新規な系統分類法、ならびに新規性の高い未知微生物ゲノムを効率的に探索する手法を確立した。連続アミノ酸頻度に着目したBLSOM解析を行い、メタゲノム配列に対するタンパク質の機能推定法を確立した。極限環境を含む異なる環境間での微生物群集の比較解析が可能となり、環境中の微生物システムの全体像の把握や新規感染症の病原微生物の探索を可能にしている。

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  • 全ゲノム情報に基づいた病原微生物と常在菌の多様性と病原遺伝子に関する情報学的研究

    2006年4月 - 2008年3月

    文部科学省  科学研究費助成事業  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    少なくとも10kb以上の断片ゲノム配列がテータベースに存在する2000種を超える既知原核生物種に加えて、約1100種類のウイルス、配列解析の進んでいる約50種類の真核生物、約700種類のオルガネラ配列の全体を5kbに断片化し、地球シミュレータを用いて、4連塩基頻度に関するBLSOM解析を行った。真核と原核生物については96%の高精度で分離していた。オルガネラとウイルス相互や、これらと核ゲノムとの分離も80%レベルと高い。2000種を超える既知原核生物種に関して、25の系統群への分離の度合いを調べると、85%レベルで正しい系統群を反映して分離していた。体内環境や共生生物系を含む環境由来の大半のゲノム断片の系統推定を可能にできた。原核生物で系統群を間違えて分離した15%の配列上には、水平伝播をした外来性的な配列が多く見出され、病原性と関係する遺伝子群が濃縮されている可能性が高い。これらのカタログ化を行った。

    ヒトやマウスの腸内試料を対象にしたメタゲノ

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  • 配列相同性検索に依存しない生物系統と機能推定法の確立と分子進化学への応用

    2006年4月 - 2008年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    塩基やアミノ酸配列の相同性検索は解読されたゲノムの、生物系統や遺伝子機能推定に不可欠の技術として利用されゲノム解析の基本手法となった。しかしながら、新規性の高いゲノムが解読された際には、配列相同性検索でタンパク質の機能が推定できない遺伝子は半数近くに及ぶ。タンパク質の機能については機能部品類の3次元上での配置が重要であり、同一ないしは類似の機能を持つタンパク質間でも1次元配列上での有意な相同性を見付けられない例が見られる。異なった原理に基づくタンパク質の機能推定法の確立が急務と言える。タンパク質の連続アミノ酸頻度を対象にしたBLSOM法を開発した。機能カテゴリー別のデータベースであるCOGに収録されたタンパク質を解析に用いた。2連アミノ酸頻度、アミノ酸を物理化学的な類似性で11のカテゴリーに集約した上での3連アミノ酸頻度、ならびに6カテゴリーに集約した上での4連アミノ酸頻度に着目したBLSOMを行った。地球シミュレー

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  • 地球温暖化による人類の生存環境および環境適応能に関する研究

    2006年4月 - 2008年3月

    科学研究費助成事業  萌芽研究

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    資金種別:競争的資金

    本研究は,人類の"環境適応能"を明らかにすることにより、地球温暖化やオゾン層破壊による紫外線照射量の増加等の地球環境変動が及ぼすヒトへの健康リスク評価および予測モデルの構築を行うことを目的とし、また、アメリカ・オハイオ州に居住する白人122名を対象に実施した『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』(文部科学省科学研究費補助今基盤研究(B))の研究をさらに発展させる研究でもある。

    この人類の環境適応の本態解明に向けて、2局面のアプローチから行う。第1は、リモートセンシング(以下RS)の技術によって人工衛星が収集する大気、植生、水等に関するRSデータを解析することにより、自然生態系の物理的・化学的・生物的資源の特性と機能を明らかにする。第2は、ヒトの環境への適応結果の1つである多様化した皮膚色の形成に関する分子基盤について調べるため、SNP解析を行う。

    日本人100名を対象にデータ収集および試料採取、DNA

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  • 環境由来DNA配列を用いた難培養性微生物類の多様性解明と系統推定法の確立

    2006年4月 - 2008年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

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    資金種別:競争的資金

    今年度は、我々が開発してきた一括学習型自己組織化地図マップ法(Batch-Learning Self-Organizing Map, BLSOM)によるオリゴヌクレオチド組成を用いたゲノム断片配列の高精度な生物系統分類法を、実際のメタゲノム解析により取得された環境由来DNA断片配列に適用した。培養が困難な微生物混合試料に由来する配列を対象にした系統分類、異なる環境間での微生物群集の比較解析を可能にするためのワークフローを構築し、ワークフローを実施するためのソフトウェアのプロトタイプの開発を実施した。開発したソフトウェアでは、原核生物・ウイルス・オルガネラ・プラスミドの全配列を用いた大規模なBLSOM上へ、環境由来のゲノム断片配列類をマップし、次に各生物系統群で作成したBLSOMへ、最後は系統群内の微生物種ごとのBLSOM上ヘマップするといった、大分類から逐次的に絞込みを行うことにより、より高精度な微生物種の系統推定が可能となり、合わせて新規性の高いゲノム配列の探索も可

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  • 地球温暖化による人類の生存環境および環境適応能に関する研究

    研究課題/領域番号:18657083  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    安納 住子, 緒方 是嗣, 阿部 貴志

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    配分額:3300000円 ( 直接経費:3300000円 )

    本研究は,人類の"環境適応能"を明らかにすることにより、地球温暖化やオゾン層破壊による紫外線照射量の増加等の地球環境変動が及ぼすヒトへの健康リスク評価および予測モデルの構築を行うことを目的とし、また、アメリカ・オハイオ州に居住する白人122名を対象に実施した『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』(文部科学省科学研究費補助今基盤研究(B))の研究をさらに発展させる研究でもある。
    この人類の環境適応の本態解明に向けて、2局面のアプローチから行う。第1は、リモートセンシング(以下RS)の技術によって人工衛星が収集する大気、植生、水等に関するRSデータを解析することにより、自然生態系の物理的・化学的・生物的資源の特性と機能を明らかにする。第2は、ヒトの環境への適応結果の1つである多様化した皮膚色の形成に関する分子基盤について調べるため、SNP解析を行う。
    日本人100名を対象にデータ収集および試料採取、DNA抽出、PCR、SNP解析を行った。前述の白色人種のSNP解析結果および今回の黄色人種のSNP解析結果を用い、連鎖不平衡解析を行った結果、皮膚色の人種差に影響を及ぼすハプロタイプを発見した。
    ヒトに影響を及ぼす外的要因には、NASA Goddard Space Flight Center提供の単波長の紫外線放射に関する大気リモートセンシングデータを用いることとし、それらのデータの加工を行っている。
    上記のデータおよび解析結果を用い、自然界の動態とヒトの環境適応の結果に代表される皮膚色の形態的・機能的多様性との関係を地球科学的および分子生物学的の2つアプローチから人類の"環境適応能"を解明することにより、地球温暖化やオゾン層破壊による紫外線照射量の増加等の地球環境変動が及ぼすヒトへの健康リスク評価および予測モデルの構築を行う。

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  • 配列相同性検索に依存しない生物系統と機能推定法の確立と分子進化学への応用

    研究課題/領域番号:18570216  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    池村 淑道, 阿部 貴志, 洞田 慎一

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    配分額:4020000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:420000円 )

    塩基やアミノ酸配列の相同性検索は解読されたゲノムの、生物系統や遺伝子機能推定に不可欠の技術として利用されゲノム解析の基本手法となった。しかしながら、新規性の高いゲノムが解読された際には、配列相同性検索でタンパク質の機能が推定できない遺伝子は半数近くに及ぶ。タンパク質の機能については機能部品類の3次元上での配置が重要であり、同一ないしは類似の機能を持つタンパク質間でも1次元配列上での有意な相同性を見付けられない例が見られる。異なった原理に基づくタンパク質の機能推定法の確立が急務と言える。タンパク質の連続アミノ酸頻度を対象にしたBLSOM法を開発した。機能カテゴリー別のデータベースであるCOGに収録されたタンパク質を解析に用いた。2連アミノ酸頻度、アミノ酸を物理化学的な類似性で11のカテゴリーに集約した上での3連アミノ酸頻度、ならびに6カテゴリーに集約した上での4連アミノ酸頻度に着目したBLSOMを行った。地球シミュレータを用いてBLSOMを試みたところ、タンパク質がCOG別に自己組織化する傾向を示し、特にアミノ酸を11カテゴリーヘグループ化した3連アミノ酸のBLSOMは機能に基づく分離の度合いが最も高かった。
    難培養性微生物類のゲノム混合物のメタゲノム解析由来の配列は新規性が高く、生物系統や遺伝子機能に関するアノテーションもほとんどついておらず、利用価値が低いままにデータベースに登録されている。機能既知の大量なCOGタンパク質とメタゲノム解析で得られた多数の機能未知のタンパク質を混合したデータを対象に、大規模BLSOM解析を行いメタゲノム解析で得られた多数のタンパク質の機能推定を行った。2連アミノ酸頻度、11に集約した3連アミノ酸頻度、6に集約した4連アミノ酸頻度の解析で同じ機能が推定できた機能未知タンパク質から、生物系統推定の結果と合わせて、推定機能を公開する予定である。

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  • 全ゲノム情報に基づいた病原微生物と常在菌の多様性と病原遺伝子に関する情報学的研究

    研究課題/領域番号:18018015  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    池村 淑道, 阿部 貴志, 洞田 慎一

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3900000円 )

    少なくとも10kb以上の断片ゲノム配列がテータベースに存在する2000種を超える既知原核生物種に加えて、約1100種類のウイルス、配列解析の進んでいる約50種類の真核生物、約700種類のオルガネラ配列の全体を5kbに断片化し、地球シミュレータを用いて、4連塩基頻度に関するBLSOM解析を行った。真核と原核生物については96%の高精度で分離していた。オルガネラとウイルス相互や、これらと核ゲノムとの分離も80%レベルと高い。2000種を超える既知原核生物種に関して、25の系統群への分離の度合いを調べると、85%レベルで正しい系統群を反映して分離していた。体内環境や共生生物系を含む環境由来の大半のゲノム断片の系統推定を可能にできた。原核生物で系統群を間違えて分離した15%の配列上には、水平伝播をした外来性的な配列が多く見出され、病原性と関係する遺伝子群が濃縮されている可能性が高い。これらのカタログ化を行った。
    ヒトやマウスの腸内試料を対象にしたメタゲノム解析が進行しており、データベースに登録された配列は1Gb分に達している。これらの大量断片配列についてのBLSOM解析を行なっているが、ヒトやマウスの腸内試料で見出された生物多様性は、サルガッソ海を代表とする海洋試料やミネソタの土壌試料に比べれば遥かに低かったが、個体差とその特徴が特定できた。BLSOMを用いると比較的少量しか存在しない生物種由来のゲノム配列についてもゲノム別での再集合が可能になる。
    機能未知タンパク質類の機能推定法を確立する目的で、機能が特定された2853種類のCOGカテゴリーへ分類がなされている、微生物ゲノム由来の約11万個のタンパク質類のアミノ酸配列をテストデータとして用いた。2〜4連アミノ酸頻度を対象に地球シミュレータを用いて大規模BLSOMを作成し、精度高くCOGへの分類を再現する計算条件を見出した。

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  • 環境由来DNA配列を用いた難培養性微生物類の多様性解明と系統推定法の確立

    研究課題/領域番号:18710176  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    阿部 貴志

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    配分額:3500000円 ( 直接経費:3500000円 )

    今年度は、我々が開発してきた一括学習型自己組織化地図マップ法(Batch-Learning Self-Organizing Map, BLSOM)によるオリゴヌクレオチド組成を用いたゲノム断片配列の高精度な生物系統分類法を、実際のメタゲノム解析により取得された環境由来DNA断片配列に適用した。培養が困難な微生物混合試料に由来する配列を対象にした系統分類、異なる環境間での微生物群集の比較解析を可能にするためのワークフローを構築し、ワークフローを実施するためのソフトウェアのプロトタイプの開発を実施した。開発したソフトウェアでは、原核生物・ウイルス・オルガネラ・プラスミドの全配列を用いた大規模なBLSOM上へ、環境由来のゲノム断片配列類をマップし、次に各生物系統群で作成したBLSOMへ、最後は系統群内の微生物種ごとのBLSOM上ヘマップするといった、大分類から逐次的に絞込みを行うことにより、より高精度な微生物種の系統推定が可能となり、合わせて新規性の高いゲノム配列の探索も可能にした。プロトタイプを用いて詳細な条件検討を行った後に、公開を予定している。
    また、環境由来ゲノム断片配列を対象に、共通の手法で遺伝子を探索し、機能等のアノテーション情報の付与を行うための情報基盤の作成を目的に、ゲノム配列の系統分類用に開発したBLSOMをオリゴペプチド頻度に適用し、その頻度パターンの類似度を基にした遺伝子機能の推定法の開発を実施した。機能既知なタンパク質を対象に解析を実施したところ、タンパク質の機能を反映したクラスタリングが可能であり、相同性検索に依存しないタンパク質の機能推定法として確立できる可能性が示された。メタゲノム解析で得られた機能未知タンパク質遺伝子候補類に適用し、メタゲノム解析で得られた多数のタンパク質の大規模な機能推定を行い、公開する予定である。

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  • Theileria orientalisゲノム完全解読と機能分子の比較解析

    2005年4月 - 2008年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

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    資金種別:競争的資金

    牛小型ピロプラズマ原虫、Theileria orientalisの全ゲノムを解読する目的で研究を行った。Whole Genome Shotgun Analysisにより111,954リードのゲノムDNA断片情報を得て、これを整列させ、最終的に80のコンティグとした。さらにギャップクロージングの結果、4本の染色体の完全解読に至った。ゲノムサイズ全長は8,983,596bp(染色体1:2,746,313bp,染色体2:2,216,979bp,染色体3:2,19,511bp,染色体4:2,0,793bp)であった。また、ピロプラズマステージに発現するmRNAについてOligo-capping法、V-Trapper法により完全長cDNAライブラリーを作製、解析し、27,478リードのEST情報を得た。さらに、ESTをゲノム上にマッピングし、3種類の遺伝子予測ソフトで染色体上に存在する遺伝子を予測、それに基づいたオートアノテーションとマニュアルでの校正を実施した。その結果、約3,900の遺伝子領域を確定させた。またゲノム構造比較ソフトによりTheileria parva,T.annulataとのゲノム構造の比較を行った結果、前2者で複数遺伝子コピーが存在する遺伝

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  • 全ゲノム情報に基づいた病原微生物と常在菌の多様性と病原遺伝子に関する情報学的研究

    2005年4月 - 2006年3月

    文部科学省  科学研究費助成事業  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    難培養性の常在ならびに病原微生物類の多様性と系統推定のための、既知の全ゲノム配列を対象にしたSOMの作成。広範囲の病原微生物類ならびに常在微生物を対象として考えているので原核生物にとどまらず、カビや原虫等の下等真核生物に加えて高等動植物、オルガネラやウイルスやプラスミド等の大量な既知配列を対象にした大規模SOMの作成を行なった。現時点で10kb以上の断片配列が存在する約1500種の原核生物に加えて、約1100種類のウイルス、配列解析の進んでいる約50種類の真核生物、約650種類のミトコンドリア、約50種類の葉緑体の塩基配列の全体を、地球シミュレータを用いて一括して解析した。真核生物と原核生物については96%の高精度で分離されている。オルガネラとウイルス相互や、これらと核ゲノムとの分離も80%レベルと高い。1500の既知原核生物に関して、25の系統群への分離の度合いを調べると、85%レベルで正しい系統群を反映した領域に分離(自己組織化)していた。

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  • Theileria orientalisゲノム完全解読と機能分子の比較解析

    研究課題/領域番号:17208026  2005年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    杉本 千尋, 井上 昇, 服部 正平, 菅原 秀明, 阿部 貴志, 渡辺 純一, 玄 学南, 服部 雅一

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    配分額:48750000円 ( 直接経費:37500000円 、 間接経費:11250000円 )

    牛小型ピロプラズマ原虫、Theileria orientalisの全ゲノムを解読する目的で研究を行った。Whole Genome Shotgun Analysisにより111,954リードのゲノムDNA断片情報を得て、これを整列させ、最終的に80のコンティグとした。さらにギャップクロージングの結果、4本の染色体の完全解読に至った。ゲノムサイズ全長は8,983,596bp(染色体1:2,746,313bp,染色体2:2,216,979bp,染色体3:2,19,511bp,染色体4:2,0,793bp)であった。また、ピロプラズマステージに発現するmRNAについてOligo-capping法、V-Trapper法により完全長cDNAライブラリーを作製、解析し、27,478リードのEST情報を得た。さらに、ESTをゲノム上にマッピングし、3種類の遺伝子予測ソフトで染色体上に存在する遺伝子を予測、それに基づいたオートアノテーションとマニュアルでの校正を実施した。その結果、約3,900の遺伝子領域を確定させた。またゲノム構造比較ソフトによりTheileria parva,T.annulataとのゲノム構造の比較を行った結果、前2者で複数遺伝子コピーが存在する遺伝子がT.orientalisではシングルコピーであること、サブテロメア領域の構造に大きな違いがあることが明らかにできた。
    これと並行してT.aparva,T.annulataとのシンテニー解析により、T.orientalisのシゾント、スポロゾイト表面抗原遺伝子を同定した。また、相同性解析の結果見出されたT.orientalis赤血球バンド3結合性タンパク質相同遺伝子(TpSCOP)の機能解析を実施し、本分子がリンパ球アクチンに結合すること、またアポトーシス抵抗性に関与することを見出した。

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  • 全ゲノム情報に基づいた病原微生物と常在菌の多様性と病原遺伝子に関する情報学的研究

    研究課題/領域番号:17019018  2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    池村 淑道, 洞田 慎一, 阿部 貴志

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    配分額:1300000円 ( 直接経費:1300000円 )

    難培養性の常在ならびに病原微生物類の多様性と系統推定のための、既知の全ゲノム配列を対象にしたSOMの作成。広範囲の病原微生物類ならびに常在微生物を対象として考えているので原核生物にとどまらず、カビや原虫等の下等真核生物に加えて高等動植物、オルガネラやウイルスやプラスミド等の大量な既知配列を対象にした大規模SOMの作成を行なった。現時点で10kb以上の断片配列が存在する約1500種の原核生物に加えて、約1100種類のウイルス、配列解析の進んでいる約50種類の真核生物、約650種類のミトコンドリア、約50種類の葉緑体の塩基配列の全体を、地球シミュレータを用いて一括して解析した。真核生物と原核生物については96%の高精度で分離されている。オルガネラとウイルス相互や、これらと核ゲノムとの分離も80%レベルと高い。1500の既知原核生物に関して、25の系統群への分離の度合いを調べると、85%レベルで正しい系統群を反映した領域に分離(自己組織化)していた。このSOM上へ、難培養性の混合ゲノム試料由来の断片配列をマップすることで、どの生物系統に属する配列類がどのような量比で混在していたのかを推定できる。従来の系統推定法とは異なって、オルソロガスな配列セットやそれらとの配列アラインメントが不必要である。従来からの研究の進んでいない生物種に由来する、新規性の高い遺伝子配列類にも適用が可能である。Venterらが報告している、Sargasso海由来の約100万本の断片配列をマップしたところ、86%が原核生物、8%が真核生物、1%がミトコンドリア,1.5%が葉緑体,3.5%がウィルスの領域へ帰属した。原核生物に帰属した配列のうち75%は新規性の高いゲノム由来の配列と推定され、残りの配列ついては、96の属へ帰属できている(DNA Res.,2006)。

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  • 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

    2004年4月 - 2007年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    資金種別:競争的資金

    本研究では、大気環境中にあるUV等の物理化学的諸要因による環境の違いに対し、反応・適応等を経て表れるヒトの形質(肌色)およびそれに関わる遺伝子多型の違いがどのように関連しているかについて明らかにするために、異なる環境下にあるヒトの遺伝情報、ヒトの適応能に関わる身体的形態および機能に関するデータ、文化的要因に関するデータ、大気リモートセンシングデータの解析結果を収集し、これらすべてのデータを統合・データベースを構築し、特定の時空間における大気環境の物理化学的諸要因とヒトの遺伝的・形態的・機能的多型性との関係について解明することを目的とする。

    白色人種に関するデータとして、アメリカ・オハイオ州在住の白人122名を対象に、遺伝的に支配される生来の皮膚色として背部のメラニン値を、また、環境により修飾される皮膚色として頬中央下部のメラニン値を測定、試料採取、DNA抽出、全ゲノム増幅を行い、メラニン色素が合成・沈着

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  • ゲノム塩基配列に潜む生物種の個性の情報学的探索と生物進化多様性の研究

    2004年4月 - 2006年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    教師なしニューラルネットワークアルゴリズムの自己組織化マップ(SOM)は大量情報の全体像と部分情報の両方を効率的に把握し、2次元上に可視化できる。ゲノム配列の解読の進んだ真核生物種、ならびにゲノム配列の完全に解読された原核生物の総計約300種のゲノム由来の10と100kbの断片化配列全体に関して、3~5連塩基頻度のSOM解析を行い、各ゲノムを特徴付ける連文字配列の出現パターンを明らかにした。4連や5連塩基頻度のSOM解析には長時間を必要とするが、地球シュミレータを使用できるようになったことで、大規模SOMが可能になった。1kb程度のヒトやマウスの断片配列をSOM解析すると、単一のゲノム内においても、遺伝子上流の転写制御領域、5'と3'UTR、CDS、イントロン領域の相互間で明瞭に分離する傾向を示した。また、これらの各グループ内でも複数のクラスターに分離する傾向を示した。機能と関係するシグナル配列類の候補を探索する新規な情報学的な手段を提供できた。

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  • ゲノムに潜むシグナル・モチーフ部品の網羅的探索のための自己組織化地図

    2004年4月 - 2005年3月

    文部科学省  科学研究費助成事業  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    ゲノム配列が解読された真核生物種を対象に、4~8連塩基頻度のSOMマップを作成した。高次元ベクトルの大量情報を対象にするので、地球シミュレータを用いた大規模計算を行った。8連塩基については回文型配列にのみ着目した。各生物種で特徴的な出現頻度を持つオリゴヌクレオチドを網羅的に探索することを可能にした。マウスの完全長cDNAをSOM解析したところ、protein-codingとnoncoding cDNA(ncRNA)で分離する傾向にあった。前者については5'と3'UTR、CDSの3領域に分割し、ncRNAを含めた4カテゴリーについてSOMを行ったところ、カテゴリーによる分離が起きており、SOMが各機能領域の配列上の特徴を識別すること判明し、各機能領域を特徴付けるシグナル配列類を抽出できた。

    SOM解析で得られた特徴的な連文字配列の生物学的な意味を知るためには、各連文字配列について、実験的な研究を報告した文献類を組織的に参照することが重要になる。この文献検索の過程で蓄積する検索情報を「GenomeWo

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  • 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

    研究課題/領域番号:16370108  2004年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    安納 住子, 沖 一雄, 緒方 是嗣, 阿部 貴志, 山本 卓志, 北川 博之, 森嶋 厚行

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    配分額:14700000円 ( 直接経費:14700000円 )

    本研究では、大気環境中にあるUV等の物理化学的諸要因による環境の違いに対し、反応・適応等を経て表れるヒトの形質(肌色)およびそれに関わる遺伝子多型の違いがどのように関連しているかについて明らかにするために、異なる環境下にあるヒトの遺伝情報、ヒトの適応能に関わる身体的形態および機能に関するデータ、文化的要因に関するデータ、大気リモートセンシングデータの解析結果を収集し、これらすべてのデータを統合・データベースを構築し、特定の時空間における大気環境の物理化学的諸要因とヒトの遺伝的・形態的・機能的多型性との関係について解明することを目的とする。
    白色人種に関するデータとして、アメリカ・オハイオ州在住の白人122名を対象に、遺伝的に支配される生来の皮膚色として背部のメラニン値を、また、環境により修飾される皮膚色として頬中央下部のメラニン値を測定、試料採取、DNA抽出、全ゲノム増幅を行い、メラニン色素が合成・沈着されるまでの経路に関与する7つの遺伝子領域近傍に存在する20の一塩基多型(SNP)を選択し、PCR法を用いてSNPを含む特定領域の遺伝子を増幅し、続いてMasscode^<TM> systemによるSNP解析を行った。
    SNP解析結果のデータを用い、遺伝的に支配される生来の皮膚色である背部のメラニン値をもとにメラニン値の高低2つのグループに分け、白色人種内においてメラニンの高低値に関与している複数の遺伝子座のSNPおよびハプロタイプを調べた。遺伝統計解析の結果から、メラニン高低値に関与する複数の遺伝子座のSNPの非独立性が統計学的にみとめられ、連鎖不平衡の可能性が高いということが示唆された。完全に連鎖があることを証明するために、引き続き黄色および黒色人種においても今回の白色人種同様のデータを収集・解析を行い、量的形質の表現型としての皮膚色に関係する遺伝子座位を同定するための遺伝統計学的手法を用いた解析を行うなど、原因遺伝子の解明へ向けた試みが今後の課題である。

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  • ゲノム塩基配列に潜む生物種の個性の情報学的探索と生物進化多様性の研究

    研究課題/領域番号:16570190  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    池村 淑道, 洞田 慎一, 阿部 貴志, 深川 竜郎

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    教師なしニューラルネットワークアルゴリズムの自己組織化マップ(SOM)は大量情報の全体像と部分情報の両方を効率的に把握し、2次元上に可視化できる。ゲノム配列の解読の進んだ真核生物種、ならびにゲノム配列の完全に解読された原核生物の総計約300種のゲノム由来の10と100kbの断片化配列全体に関して、3〜5連塩基頻度のSOM解析を行い、各ゲノムを特徴付ける連文字配列の出現パターンを明らかにした。4連や5連塩基頻度のSOM解析には長時間を必要とするが、地球シュミレータを使用できるようになったことで、大規模SOMが可能になった。1kb程度のヒトやマウスの断片配列をSOM解析すると、単一のゲノム内においても、遺伝子上流の転写制御領域、5'と3'UTR、CDS、イントロン領域の相互間で明瞭に分離する傾向を示した。また、これらの各グループ内でも複数のクラスターに分離する傾向を示した。機能と関係するシグナル配列類の候補を探索する新規な情報学的な手段を提供できた。
    各生物のゲノムを特徴付ける連文字配列は、変異やその修復機構の性質を反映するだけでなく、機能的に重要なシグナルに対応する連文字配列が特徴的な出現頻度と分布を持つことにも関連していた。例えば、転写因子に対して高い配列依存性を示し、安定に結合するシグナル配列類は、ランダム配列からの予想値よりも低頻度に出現する傾向にあった。塩基配列が解読されるが、他の分子生物学の実験データに乏しいゲノムが急増する傾向にある。実験的な研究をin silicoで代行することが必須になる。塩基配列のみを用いて重要なシグナルが推定可能なSOMは、この目的に合致している。分子生物学の研究の進んだゲノムについて、SOM解析の知見を十分に集積しておけば、それらを基礎知識とすることで、新規なゲノムについてもシグナルの候補配列のin silico探索が可能となる。環境中の難培養性微生物類由来のゲノム断片の系統推定と生物多様性の解析も可能にした。

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  • ゲノムに潜むシグナル・モチーフ部品の網羅的探索のための自己組織化地図

    研究課題/領域番号:16014225  2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    池村 淑道, 高野 敏行, 阿部 貴志

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    ゲノム配列が解読された真核生物種を対象に、4〜8連塩基頻度のSOMマップを作成した。高次元ベクトルの大量情報を対象にするので、地球シミュレータを用いた大規模計算を行った。8連塩基については回文型配列にのみ着目した。各生物種で特徴的な出現頻度を持つオリゴヌクレオチドを網羅的に探索することを可能にした。マウスの完全長cDNAをSOM解析したところ、protein-codingとnoncoding cDNA(ncRNA)で分離する傾向にあった。前者については5'と3'UTR、CDSの3領域に分割し、ncRNAを含めた4カテゴリーについてSOMを行ったところ、カテゴリーによる分離が起きており、SOMが各機能領域の配列上の特徴を識別すること判明し、各機能領域を特徴付けるシグナル配列類を抽出できた。
    SOM解析で得られた特徴的な連文字配列の生物学的な意味を知るためには、各連文字配列について、実験的な研究を報告した文献類を組織的に参照することが重要になる。この文献検索の過程で蓄積する検索情報を「GenomeWordDictionary」と呼ぶ新規なデータベースとして構築した。4連続塩基は完成し、5連続塩基を編纂中である。
    Venterらはバーミューダ沖の海中微生物群の混合ゲノムDNAを回収し、80万本の断片配列を決定し約120万の遺伝子の候補を推定した。SOMは新規性の高い配列類の系統分類に最適な方法である。10kb以上の配列がデータベースに収録されている約1500種の既知原核生物種の総計1Gbの配列を5kbに断片化し、4連続塩基頻度のSOMを行い25の系統群への分類を解析したところ、約85%の配列が正しい系統を反映して分離していた。Venterらの環境由来の大量な断片配列を、そのSOM上へマップすることで、約12,000の新規配列を92の属へ帰属できた。

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担当経験のある授業科目(researchmap)

  • 情報工学発表演習(中間発表)

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学文献詳読Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析特論

    機関名:新潟大学

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  • 自然科学総論Ⅲ

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学特定研究Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習I

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学セミナーⅠ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学特定研究Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習I

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • 情報数理演習III

    機関名:新潟大学

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  • 形式言語とオートマトン

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学特定研究Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学セミナーⅠ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学特定研究Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学研究発表(外部発表)

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学発表演習(中間発表)

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学文献詳読Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学セミナーⅡ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学文献詳読Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学セミナーⅡ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学セミナーⅠ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学特定研究Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学発表演習(中間発表)

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学文献詳読Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学研究発表(外部発表)

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習I

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析特論

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス概論

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習I

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析特論

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習I

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎実習

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • プログラミングII

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング実習II

    機関名:新潟大学

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  • 情報システム基礎実習

    機関名:新潟大学

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  • バイオインフォマティクス入門

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析概論

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅰ

    機関名:新潟大学

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  • 工学リテラシー入門(情報電子分野)

    機関名:新潟大学

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  • ゲノム情報解析特論

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • プログラミング基礎Ⅱ

    機関名:新潟大学

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  • 情報工学基礎実習II

    機関名:新潟大学

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担当経験のある授業科目

  • 人工知能特論

    2021年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報工学演習

    2020年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 知能情報システム概論

    2020年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • データ工学

    2020年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報工学実験II

    2020年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報工学実験I

    2020年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 工学リテラシー入門(情報電子分野)

    2019年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報システム基礎実習

    2018年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • プログラミング基礎Ⅱ

    2017年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • プログラミング基礎Ⅰ

    2017年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • プログラミング基礎実習

    2016年
    機関名:新潟大学

  • 形式言語とオートマトン

    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報数理演習III

    2015年
    機関名:新潟大学

  • 自然科学総論Ⅲ

    2014年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報工学研究発表(外部発表)

    2014年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学セミナーⅡ

    2014年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学特定研究Ⅱ

    2014年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学文献詳読Ⅱ

    2014年
    機関名:新潟大学

  • ゲノム情報解析特論

    2013年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • 情報工学基礎実習II

    2013年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • ゲノム情報解析概論

    2013年
    -
    現在
    機関名:新潟大学

  • プログラミング実習II

    2013年
    -
    2018年
    機関名:新潟大学

  • バイオインフォマティクス入門

    2013年
    -
    2018年
    機関名:新潟大学

  • プログラミングII

    2013年
    -
    2018年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学基礎実習I

    2013年
    -
    2017年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学文献詳読Ⅰ

    2013年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学セミナーⅠ

    2013年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学発表演習(中間発表)

    2013年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • 情報工学特定研究Ⅰ

    2013年
    -
    2015年
    機関名:新潟大学

  • バイオインフォマティクス概論

    2012年
    機関名:新潟大学

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社会貢献活動

  • 電子情報通信学会信越支部主催 100周年記念フォーラム

    役割:企画, 運営参加・支援

    電子情報通信学会信越支部  2017年9月

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    対象: 社会人・一般, 企業, 行政機関

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  • JSTイノベーションジャパン

    役割:実演

    2017年8月

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    対象: 社会人・一般, 企業

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  • 出前講義(新潟明訓高等学校)

    役割:講師

    2017年6月

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    対象: 高校生

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  • 日本寄生虫学会主催 サイエンスカフェ「観て, 触って, 知ろう 身近な微生物 と その研究者!」

    役割:実演

    日本寄生虫学会  2017年5月

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    対象: 中学生, 高校生, 大学生, 社会人・一般

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  • 第1回新潟大学シーズプレゼンテーション

    役割:講師

    新潟大学  2017年4月

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    対象: 社会人・一般, 企業

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  • 平成28年度 新潟大学高度技術研修 「統計ソフトウェア「R」を活用したデータ分析コース」

    役割:講師

    新潟大学  2016年11月

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    対象: 社会人・一般

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  • 名古屋大学大学院医学系研究科 非常勤講師

    役割:講師

    2016年11月

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    対象: 大学院生, 研究者

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  • 出前講義(福島県立白河高等学校)

    役割:講師

    2016年9月

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    対象: 高校生

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学術貢献活動

  • 文部科学省 科学技術・学術政策研究所 NISTEP専門調査員

    役割:学術調査立案・実施

    2019年4月 - 現在

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    種別:学術調査 

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