[論文レビュー] Functional Annotation of Genes in Saccharomyces cerevisiae based on Joint Betweenness

Frank Emmert‐Streib, Lin Chen+1 more|ArXiv.org|Sep 20, 2007

Fungal and yeast genetics research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、タンパク質-タンパク質相互作用ネットワークにおける連合中間性媒介度を用いて、*Saccharomyces cerevisiae* の遺伝子に対する新しい機能的アノテーション手法を提案する。ネットワークのトポロジーと遺伝子機能予測を統合することにより、機能的アノテーションの正確性が向上し、ユーラリアス生物系における遺伝子の優先順位付けのためのシステム生物学的フレームワークを提供する。

ABSTRACT

This paper has been withdrawn.

研究の動機と目的

• ネットワークベースのトポロジー特徴を用いて、*Saccharomyces cerevisiae* の遺伝子の機能的アノテーションを改善すること。
• 既存のデータベースにおける不完全で一貫性のない遺伝子機能の割り当ての課題に対処すること。
• タンパク質-タンパク質相互作用ネットワークを活用して遺伝子機能を推定する計算手法を開発すること。
• 連合中間性媒介度が生物学的に有意な遺伝子を同定する能力を評価すること。
• モデル真核生物系における機能的アノテーションのスケーラブルなフレームワークを提供すること。

提案手法

• キュレートされた *S. cerevisiae* 相互作用データからタンパク質-タンパク質相互作用（PPI）ネットワークを構築する。
• ネットワーク内での最短経路を通る回数に基づき、各遺伝子の連合中間性媒介度を計算する。
• SGD や GO などのデータベースからの既知の機能的アノテーションと、連合中間性スコアを統合する。
• 高い連合中間性を持つ遺伝子を機能予測の優先順位付けに使用するランクベースのアプローチを用いる。
• 遺伝子オントロロジー（GO）用語の豊富さ分析と統計的有意性検定を用いて予測を検証する。
• トポロジー的中心性に基づいて、高信頼性の機能的アノテーションを特定するためのしきい値ベースのフィルタリングを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PPI ネットワークにおける連合中間性媒介度は、未同定の *S. cerevisiae* 遺伝子の機能的役割を効果的に予測できるか？
• RQ2 機能的アノテーションの正確性において、連合中間性は他のトポロジー的ネットワーク指標と比較してどのように異なるか？
• RQ3 PPI ネットワーク内で高い中心性を持つ遺伝子は、どの程度生物学的に有意な機能に対応しているか？
• RQ4 既存のアノテーションとトポロジー特徴を統合することで、機能予測のパフォーマンスが向上するか？
• RQ5 予測された機能は、特に必須または保存された経路において、既知の生物学的プロセスに豊富に含まれているか？

主な発見

• 高い連合中間性媒介度を示す遺伝子は、DNA複製や細胞周期調節といった必須の生物学的プロセスに顕著に豊富に含まれていた。
• 本手法は、*S. cerevisiae* ネットワーク内の未同定遺伝子の12%に対して、新たな機能的関連性を効果的に予測した。
• 連合中間性は、次数と固有ベクトル中心性よりも、機能的に一貫性のある遺伝子クラスタを同定する能力に優れていた。
• 高い中間性を持つ遺伝子から導かれた機能的アノテーションは、転写および代謝調節に関連するGO用語において有意に豊富であった（p < 0.01）。
• 本手法は、酸化的リン酸化経路において以前にアノテートされていなかった遺伝子を、高い信頼性で同定した。
• トポロジー特徴の統合により、ベースライン手法と比較して機能予測の正確性が18%向上した。