Study on the enhancer grammar that specifies cell type-specific gene expression

指定细胞类型特异性基因表达的增强子语法的研究

• 批准号: 22K06189
• 负责人: 中井 謙太
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06189/
• 关键词: ハウスキーピング制御領域; DNAメチル化; 大規模言語モデル; 細胞種特異的発現制御; クロマチンループ; 自然言語モデル; ゲノム情報解析; モチーフ文法

エンハンサー文法の探求をいくつかのアプローチで行っている。現在、一番力を入れているのは、ABC予測法による、いろいろな細胞や組織におけるエンハンサーと標的プロモーターの相互作用予測結果の解析である。これらのデータにおける予測活性エンハンサーの位置をヒトゲノム上にマップすることで、ゲノム上に位置付けられたエンハンサーがどのような細胞で活性化されているかを調べたところ、ほとんど全ての細胞で活性化されているエンハンサーが1000個程度あることを発見し、こちらの方が新規の知見と結びつく可能性が高いと判断して、当初の計画とは少しずれるが、こちらを優先して解析することにした。その結果、これらのほとんどはエンハンサー部位というよりは、むしろアノテーション的にはプロモーター部位と対応することがわかった。ABC予測はゲノム上の活性化領域をヒストンマークなどの情報から選んでいるため、プロモーター領域が含まれうること自体は新しいとは言えないが、ほぼすべての細胞で活性化されている領域がプロモーター領域と対応していることは興味深い知見と言える。プロモーター領域がエンハンサー活性を持ち得ることも従来から提唱されていたが、我々の結果はエンハンサーとプロモーターの類縁性と相違性を明らかにする足掛かりになると思われ、現在追加データを収集し、論文投稿を準備している。そのほか、近年注目度の高い大規模言語モデル（LLM）のゲノム解析への応用を中国山東大学のWei博士らのグループと行っており、いくつかの論文発表を行った。また、クロマチンループの大規模データの解析にも大学院生が取り組んでくれたが、はかばかしい結果がでないままに卒業になってしまっている。また、パイロット的にABC予測結果を視覚的に確認しやすいデータベースを試作した。

他使用几种方法探索了增强剂语法。当前，最重点是分析使用ABC预测方法在各种细胞和组织中预测增强子与目标启动子之间相互作用的结果。通过将这些数据中预测的活性增强子的位置映射到人基因组上，我们研究了将其位于基因组上的增强子的细胞类型被激活，并发现几乎所有细胞中都激活了大约1,000个增强剂，并决定优先考虑这一点，尽管这与原始计划略有不同。结果表明，其中大多数对应于注释的启动子站点，而不是增强子位点。由于ABC的预测从组蛋白标记等信息中选择了基因组上的活化区域，因此可以包括启动子区域并不是什么新鲜事物，但是可以说，几乎所有细胞中激活的区域都与启动子区域相对应。有人提出，启动子区域可以具有增强剂活动，但是我们的结果似乎是阐明增强剂和启动子之间的亲和力和差异的垫脚石，我们目前正在收集其他数据并准备提交论文。此外，他还应用了近年来引起关注的大规模语言模型（LLM），并与中国山东大学的Wei博士和其他人进行基因组分析，并发表了几篇论文。研究生还致力于分析有关染色质循环的大规模数据，但他们毕业而没有任何令人难以置信的结果。我们还创建了一个原型数据库，该数据库可轻松在视觉上确认飞行员的ABC预测结果。

项目成果

Characterization of Human Enhancers Predicted by The ABC Model

ABC 模型预测的人类增强子的表征

• 发表时间: 2022
• 作者: Dai Chichi;Jiang Yi;Yin Chenglin;Su Ran;Zeng Xiangxiang;Zou Quan;Nakai Kenta;Wei Leyi;Kenta Nakai;Kenta Nakai
• 通讯作者: Kenta Nakai

Towards Digital Transformation through Bioinformatics

通过生物信息学迈向数字化转型

• 发表时间: 2022
• 作者: Dai Chichi;Jiang Yi;Yin Chenglin;Su Ran;Zeng Xiangxiang;Zou Quan;Nakai Kenta;Wei Leyi;Kenta Nakai
• 通讯作者: Kenta Nakai

Regulatory Elements That Are Active in All Cell Types in The Human Genome

在人类基因组中所有细胞类型中活跃的调控元件

• 发表时间: 2022
• 作者: Dai Chichi;Jiang Yi;Yin Chenglin;Su Ran;Zeng Xiangxiang;Zou Quan;Nakai Kenta;Wei Leyi;Kenta Nakai;Kenta Nakai;Kenta Nakai
• 通讯作者: Kenta Nakai

Epigenetics in Organ Specific Disorders (ed,: Chandra Boosani, Ritobrata Goswami)

器官特异性疾病的表观遗传学（编辑：Chandra Boosani、Ritobrata Goswami）

• 发表时间: 2022
• 作者: Kenta Nakai;Alexis Vandenbon
• 通讯作者: Alexis Vandenbon

山東大学(中国)

山东大学（中国）