大量ゲノム情報に対する配列相同性検索を中心とする大規模配列解析の研究

以序列同源性搜索为重点的大规模序列分析研究，寻找大量基因组信息

• 批准号: 12J08766
• 负责人: 鈴木 脩司
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2014
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08766/
• 关键词: 配列相同性検索; メタゲノム解析; GPU; GPGPU

DNA配列の読み取り技術は日々進歩しており, 単位時間当たりの解読量は急速に増加する傾向にある. さらに, 現在, 新しいDNA配列の読み取り技術を用いた次々世代シークエンサが開発され, 十倍以上の大量なデータが読み取れるようになると予想されている. このため, 次々世代シークエンサに対応可能な高速な配列解析の技術が必要とされている.本研究は大規模配列解析の高速化という観点から次世代、そして次々世代DNAシークエンサに対応したメタゲノムの配列の高速な配列相同性検索ツールの開発を行うものである.第三年度は第一年度で提案したsuffix arrayによる類似度に基づく可変長文字列比較による配列相同性検索の高速化した手法であるGHOSTXがPLOS ONE誌に掲載され、第二年度で提案したデータベースの部分文字列のクラスタリング情報を用いた配列相同性検索の手法であるGHOSTZがBioinformatics誌に掲載されることが決まった. また, このGHOSTZをgraphic processing unit(GPU)を用いて高速な配列相同性検索を行う手法を提案し, GHOSTZ-GPUソフトウェアとして実装を行った. このGHOSTZ-GPUを実際のメタゲノムのデータを利用して検証したところ, 12 CPU threadsと3 GPUsを利用した場合, GHOSTZの12 CPU threads利用時よりも最大約7倍の速度向上が得られ, この成果をGPU Technology Conference 2015にてポスター発表を行った.

DNA match column の 読 み り technology は day 々 into step し て お り, 単 a time when た り 読 の solution in は に raised rapidly add す る tendency に あ る. さ ら に, now, the new し い DNA match column の 読 み を り technology with い た times 々 generation シ ー ク エ ン サ が open 発 さ れ, More than ten times の large な デ ー タ が 読 み take れ る よ う に な る と to think さ れ て い る. こ の た め, second generation 々 シ ー ク エ ン サ に 応 seaborne may な high-speed analytical の な match column technology が necessary と さ れ て い る. は massive match column analysis this study high speed の と い う 観 point か ら nextgen, そ し て times 々 generation DNA シ ー ク エ ン サ に 応 seaborne し た メ タ ゲ ノ ム の with column の high-speed な column of same-sex 検 cable ツ ー ル の open 発 を line う も の で あ る. Third year は first year で proposal し た suffix array に よ る similar degrees に base づ く - long column text comparison に よ る match column of same-sex 検 high speed cable の し た gimmick で あ る GHOSTX が PLOS ONE volunteer に first white jasmines load さ れ proposals, the second annual で し た デ ー タ ベ ー ス の part text columns の ク ラ ス タ リ ン グ intelligence を with い た match column of same-sex 検 cable の gimmick で あ る GHOSTZ が Bioinformatics tzu に first white jasmines load さ れ る こ と が definitely ま っ た. ま た, <s:1> <s:1> GHOSTZをgraphic processing unit(GPU)を using the <s:1> て high-speed な arrangement of identical 検 cables を rows う technique を proposal を GHOSTZ - GPU ソ フ ト ウ ェ ア と し て line be loaded を っ た. こ の GHOSTZ - GPU を be interstate の メ タ ゲ ノ ム の デ ー タ を using し て 検 card し た と こ ろ, 12 CPU threads と 3 GPUs を using し た occasions, When GHOSTZ <s:1> 12 CPU threads are utilized, よ よ <s:1> <s:1> <s:1> increases が by approximately 7 times the <s:1> speed, and <s:1> <s:1> results をGPU Technology Conference 2015にてポスタ を release を line った.

项目成果

Suffix arrayを用いた高速な配列相同性検索の改良とエピゲノムヘの対応

使用后缀数组和表观基因组对应改进高速序列同源搜索

• 发表时间: 2012
• 作者: 鈴木脩司;石田貴士;秋山泰
• 通讯作者: 秋山泰

An Ultra-fast Computing Pipeline for Metagenome Analysis with CPUs

使用 CPU 进行宏基因组分析的超快速计算管道

• 发表时间: 2013
• 作者: Shuji Suzuki;Takashi Ishida;Yutaka Akiyama
• 通讯作者: Yutaka Akiyama

GHOSTZ-GPU : Fast Protein Sequence Homology Search on GPUs

GHOSTZ-GPU：在 GPU 上快速进行蛋白质序列同源性搜索

• 发表时间: 2015
• 作者: Shuji Suzuki;Masanori Kakuta;Takashi Ishida;Yutaka Akiyama
• 通讯作者: Yutaka Akiyama