専門分野：生命科学、バイオインフォマティクス

研究課題：DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析
 

主要な研究の概要

　各生物が保持する全遺伝子の構造が、ここ数年間のゲノムシークエンスプロ ジェクトの進展により、次々と明らかにされつつある。この成果をどのように生かして、生命現象の謎を解き、産業に結び付けるかが次の大きな課題と言える。その一つとして、細胞内におけるすべての遺伝子の発現量を一度にモニターするシステムの構築が考えられる。
　これまでのノーザンブロット解析法や、RT-PCR法では遺伝子すべてを一度にモニターすることは、実際的に不可能である。そこで、現在、直接的な方法として、DNAマイクロアレイを用いた解析法が注目されている。マイクロアレイ法は、スライドガラス上に数千から数万個のDNAスポットを作成し、解析するRNAから調整したターゲットをハイブリダイゼーションさせ、ハイブリッド形成の強度を指標にして、各遺伝子の転写量を測定する方法で、生物の持つ全ての遺伝子の動的挙動を効率的、また、定量的に計測する手法である。これらの結果を解析することにより、様々な生命現象（発生、分 化、増殖、癌化、老化など）における遺伝子発現の制御回路を作成することが 可能であり、ひいては、医学分野、物質生産分野での効果的な応用へと広がる 第一歩となると考えられる。
　我々の研究室では、以下の課題に取り組んでいる。
1. DNA Microarray (発現解析・遺伝子診断)
2. 遺伝子発現制御ネットワークの解明
3. 形態形成の分子制御機構
4. 基軸微生物を基盤とした遺伝子機能データベースの構築
5. 微生物ゲノムのコンピュータ解析
6. コンピュータによるタンパク質高次構造と機能の相関関係の推定
7. カエルの発生における遺伝子発現制御

　DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析

主要な研究論文、著書

1) S. Niijima and S. Kuhara, Recursive gene selection
based on maximum margin　criterion: a comparison with SVM-RFE，BMC Bioinformatics, 7:543 (2006)
2) S. Niijima and S. Kuhara, Gene subset selection in kernel-induced feature space,　Pattern Recognition Letters, （2006）27, 16, 1884-1892.　
3) Oba T, Yamamoto Y, Nomiyama S, Suenaga H, Muta S, Tashiro K, Kuhara S.　 Properties of a trifluoroleucine-resistant mutant of Saccharomyces cerevisiae. Biosci Biotechnol Biochem. （2006) 776-9.
4) Hirakawa H, Kawahara Y, Ochi A, Muta S, Kawamura S, Torikata T, Kuhara S.　 Construction of Enzyme-Substrate Complexes between Hen Egg-White Lysozyme and N-Acetyl-D-Glucosamine Hexamer by Systematic Conformational Search and Molecular Dynamics Simulation.　J Biochem (Tokyo). （2006）140(2)，221-7.
5) Nakanishi N, Abe H, Ogura Y, Hayashi T, Tashiro K, Kuhara S, Sugimoto N, Tobe T.　 ppGpp with DksA controls gene expression in the locus of enterocyte effacement (LEE) pathogenicity island of enterohaemorrhagic Escherichia coli through activation of two virulence regulatory genes.　Mol Microbiol. （2006）61(1)，194-205.
6) Azuma Y, Hirakawa H, Yamashita A, Cai Y, Rahman MA, Suzuki H, Mitaku S, Toh H, Goto S, Murakami T, Sugi K, Hayashi H, Fukushi H, Hattori M, Kuhara S, Shirai M.　 Genome sequence of the cat pathogen, Chlamydophila felis.　DNA Res. 2006 ，13(1)，15-23.
7) Machida M, Asai K, Sano M, Tanaka T, Kumagai T, Terai G, Kusumoto K, Arima T, Akita O, Kashiwagi Y, Abe K, Gomi K, Horiuchi H, Kitamoto K, Kobayashi T, Takeuchi M, Denning DW, Galagan JE, Nierman WC, Yu J, Archer DB, Bennett JW, Bhatnagar D, Cleveland TE, Fedorova ND, Gotoh O, Horikawa H, Hosoyama A, Ichinomiya M, Igarashi R, Iwashita K, Juvvadi PR, Kato M, Kato Y, Kin T, Kokubun A, Maeda H, Maeyama N, Maruyama J, Nagasaki H, Nakajima T, Oda K, Okada K, Paulsen I, Sakamoto K, Sawano T, Takahashi M, Takase K, Terabayashi Y, Wortman JR, Yamada O, Yamagata Y, Anazawa H, Hata Y, Koide Y, Komori T, Koyama Y, Minetoki T, Suharnan S, Tanaka A, Isono K, Kuhara S, Ogasawara N, Kikuchi H.　Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae.　Nature. （2005）22，438(7071)，1157-6

主要な研究手法、技術

l 全遺伝子をマイクロアレイ化し、遺伝子発現量を定量的に測定する実験系
l DNAチップによる網羅的な遺伝子発現プロファイル収集、データベース構築
l 得られたデータベースから、モデル生物の全遺伝子の発現制御回路図を作 成する機械的学習アルゴリズム
l 遺伝子発現制御を想定するシミュレーター
l 発現を厳密に調節するプロモーター上のシスエレメントの同定、作用する転写因子の同定、作用の分子機構の解明
l 発生における連続系を担う分子の形態形成解析