遺伝子発現量が有意に変化するゲノム領域を抽出する効率的アルゴリズムについて

关于提取基因表达水平显着变化的基因组区域的有效算法

• 批准号: 09J57021
• 负责人: 佐々木 惇
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J57021/
• 关键词: バイオインフォマティクス; エピジェネティクス; DNAメチル化

実験技術の発達により遺伝子の発現量の変化とヒストンの修飾やDNAのメチル化といったエピジェネティックなデータがゲノムワイドに得られるようになってきた。エピジェネティックな変化と遺伝子発現の関連を明らかにしていくためには、これらの実験データから小さな変化をも見出すことのできる検出力の高い解析手法が求められている。また、データのサイズが増大していることから、これらの計算は高速に行われる必要がある。今年度は前年度に引き続き、バイサルファイトシークエンシングによるDNAメチル化のデータの解析手法に注目し、検出力の向上と高速化に取り組んだ。この研究によりバイサルファイトシークエンシングによって得られる様々な生物、組織、発生のステージ間でのメチル化の状態の詳細な比較、解析を大規模に行うことが可能となりDNAメチル化の果たしている役割についてより深い理解が得られることが期待される。サンプル間でシトシンのメチル化率の差の有無を検定する際には、シトシン一つ一つについて検定をおこなっていた。しかし、この方法ではサンプル間でのメチル化率の変化が小さいときや、シトシンをカバーするリードの数が少ないときには検出力が低下してしまうという問題があった。このような問題を解決するために、Wilcoxon検定などを用いて、いくつかのシトシンをまとめて領域ごとに検定を行うことによってより高い検出力を実現する手法が用いられることが多かった。しかし、この手法にはサンプル間のカバレージ数に大きな差がある場合に偽陽性が増えてしまうという問題があった。我々は、Poisson-Binomial distributionを用いた検定手法を用いることで、この問題を回避する方法を開発した。また、片側検定だけでなく両側検定に拡張し結果の比較を行った。

随着实验技术的发展，可以获得全基因组的基因表达水平，组蛋白修饰和DNA甲基化等表观遗传数据。为了阐明表观遗传变化与基因表达之间的关系，需要一种高度可检测到的分析方法，即使这些实验数据也可以进行小变化。此外，由于数据大小在增加，因此需要高速执行这些计算。今年，与上一年一样，我们专注于使用Bisulfite测序的DNA甲基化数据的分析方法，并致力于提高检测能力和加速。这项研究有望进行大规模比较，并分析亚硫酸盐测序获得的各种生物体，组织和发育阶段之间的甲基化状态，并更深入地了解DNA甲基化的作用。当测试样品之间的胞嘧啶甲基化速率存在或不存在差异时，测试了每种胞嘧啶。但是，此方法的问题是，当样品之间的甲基化速率较小或覆盖胞嘧啶的读数数量很小时，功率会降低。为了解决此类问题，经常使用Wilcoxon测试一起对每个区域进行几种细胞菌进行测试来实现更高的检测能力。但是，此方法的问题是，当样本之间的覆盖范围差异很大时，假阳性会增加。我们通过使用Poisson二元分布的测试方法开发了一种方法来避免此问题。此外，比较了结果不仅是一尾测试的结果，而且还比较了两尾测试的结果。

项目成果

Robust Estimation of DNA Methylation with Local Regression

使用局部回归稳健估计 DNA 甲基化

• 发表时间: 2011
• 作者: Naoyuki Nomura;Masahiko Yano;Sunao Katsuki;Hidenori Akiyama;Keisuke Abe;Shin-Ichi Abe;Masahiko Yano;Koji Shirai;Masahiko Yano;白井洸志;Masahiko Yano;Koji Shirai;Masahiko Yano;Koji Shirai;Masahiko Yano;白井洗志;白井洗志;Koji Shirai;白井洸志;佐々木惇
• 通讯作者: 佐々木惇