トーゴーの日シンポジウム 2023/10/5

統合的な転写制御データ基盤 INTRAREDの構築について
理化学研究所 生命医科学研究センター
粕川雄也

概要：転写制御に関わる様々な要素
転写制御に関わるゲノム領域

シスエレメント (CRE)
nucleosome
Silencer

Enhancer

TF

TF

ゲノム等に結合し転写を制御する転写因子等

トランス因子methylation

TF
Promoter

エピゲノム状態
転写制御に影響を与えるメチル化やヌクレオソーム位置等の状態

RNA転写統合的転写制御データ基盤(INTRARED: Integrated TRAnscriptional Regulation Data platform)

トランス因子・エピゲノム

シスエレメント

SRA: ChIP-Seq

転写因子（トランス因子）
結合領域の統合データ

シスエレメント
リファレンスバルク5’RNA
配列データ

SRA:ATAC-Seq,
Bisulfite-Seq

クロマチン状態・DNAメチル化の情報

細胞種ごとのシスエレメント活性

一細胞遺伝子発現データ

ENCODE, IHEC,
Roadmap

エピゲノム
機能情報

近接する変異（ゲノムバリエーション）

ゲノムバリエー
ションデータ統合的転写制御データ基盤• 転写制御に関わる• 「シスエレメント」• 「トランス因子（転写因子）」• 「エピゲノム状態」の情報を集約したデータ基盤• すでに存在する「ChIP-Atlas」と新規作成する「fanta.bio」で構成される• データ作成を各々のDBで分担し一つのまとまったデータリソースとして公開予定• インタフェースは参照・検索目的ごとに各々作成する

統合的転写制御データ基盤(INTRARED: Integrated TRAnscriptional Regulation Data platform)

トランス因子・エピゲノム

シスエレメント

SRA: ChIP-Seq

転写因子（トランス因子）
結合領域の統合データ

シスエレメント
リファレンスバルク5’RNA
配列データ

SRA:ATAC-Seq,
Bisulfite-Seq

クロマチン状態・DNAメチル化の情報

細胞種ごとのシスエレメント活性

一細胞遺伝子発現データ

ENCODE, IHEC,
Roadmap

エピゲノム
機能情報

近接する変異（ゲノムバリエーション）

ゲノムバリエー
ションデータシスエレメントとはSNP
Silencer

Enhancer

TF

TF
mRNA/ncRNA

TF
TFBS

•
••
•

promoter

遺伝子発現の調節に関わるゲノム領域「プロモーター」・「エンハンサー」など非コード領域にあるものが一般的
細胞種ごとの特異的な発現を調節
表現型に関係する多型・変異が頻出する• 全貌解明はまだ途上であるfanta.bio
公共データを再処理し、ゲノム中の転写制御に関わる領域（シスエレメント/CRE）について• ゲノム中のCREの位置• 細胞種や細胞状態ごとのCREの活性• CREと関係するゲノム変異の情報をまとめたデータベース
対象とする生物種• ヒト、マウス、非ヒト霊長類

https://fanta.bio/
本プログラムで新規作成

提供方法• UCSC Genome Browser でのビュー(TrackHub)• CREアノテーションのビューアー• バルクデータ

fanta.bio
fanta.bio
検索フォームUCSC Genome Browser
CREのゲノム上でのビュー

CRE annotation view
CREについての各種
アノテーション
情報のビューfanta.bio
データベース連携

CRE 領域に結合する転写因子情報

CRE 領域内にあるヒト
変異情報

CRE 領域内にあるマウス
変異情報(ChIP-Atlas)(TogoVar)(MoG+)

統合的転写制御データ基盤(INTRARED: Integrated TRAnscriptional Regulation Data platform)

トランス因子・エピゲノム

シスエレメント

SRA: ChIP-Seq

転写因子（トランス因子）
結合領域の統合データ

シスエレメント
リファレンスバルク5’RNA
配列データ

SRA:ATAC-Seq,
Bisulfite-Seq

クロマチン状態・DNAメチル化の情報

細胞種ごとのシスエレメント活性

一細胞遺伝子
発現データ

ENCODE, IHEC,Roadmap

エピゲノム
機能情報

近接する変異（ゲノムバリエーション）

ゲノムバリエー
ションデータトランス因子・エピゲノム状態
ヌクレオソーム

メチル化

Silencer

Enhancer

TF

TF

TF
Promoter

RNA転写• トランス因子• ゲノムDNA（シスエレメント）に結合して、転写制御の調整を担う因子• 転写因子等• エピゲノム（状態）• メチル化やクロマチンの開閉状態等、ゲノム配列以外のゲノム上の状態• 転写制御に強い関わり• ゲノムDNAのメチル化、ヒストンのメチル化、ヌクレオソームの位置・クロマチンの開閉状態等

ChIP-Atlas
公共のChIP-seqやその他エピゲノムデータを統合した、転写因子結合情報・エピゲノ
ム状態についてのデータベース• ChIP-seq• ATAC-seq• Bisulfite-seq• DNase-seq• 機能注釈データ
対象とする生物種• ヒト、マウス、ラット、ショウジョウ
バエ、線虫、酵母

https://chip-atlas.org/

本プログラムで機能拡張・高度化

提供方法• igvによるビュー• 独自の検索・解析インタフェース• バルクデータ

ChIP-Atlas
ChIP-Atlas
検索フォームIGV
トランス因子・エピゲノム状態のゲノム上でのビュー

各種シーケンス実験・データセッ
トについての情報

ChIP-Atlas
ChIP-Atlasデータの様々なウェブ解析ツール
Collocalization

Enrichment analysis

指定した転写因子とゲノム上で共局在する転写因子の探索

指定したゲノム領域や遺伝子群で有意に結合する転写因子の探索

統合的転写制御データ基盤(INTRARED: Integrated TRAnscriptional Regulation Data platform)

トランス因子・エピゲノム

シスエレメント

SRA: ChIP-Seq

転写因子（トランス因子）
結合領域の統合データ

シスエレメント
リファレンスバルク5’RNA
配列データ

SRA:ATAC-Seq,
Bisulfite-Seq

クロマチン状態・DNAメチル化の情報

細胞種ごとのシスエレメント活性

一細胞遺伝子発現データ

ENCODE, IHEC,Roadmap

エピゲノム
機能情報

近接する変異（ゲノムバリエーション）

ゲノムバリエー
ションデータINTRARED各DBを統合した転写制御データ基盤
現時点ではプロジェクトのポータル
サイト
今後、バルクダウンロードのポータルページや、統合検索などを追加していく予定

https://www.intrared.org/

fanta.bio/ChIP-Atlas/INTRREDの現在の状況（リリース計画）• fanta.bio: https://fanta.bio/• 2023年3月にプレビュー用データによるアルファ版リリース(UCSC Genome Browser のTrackHub + バルクダウンロード)• 2023年10月にシスエレメントアノテーションの参照・検索対応• 年内に正式リリース版の公開予定• ChIP-Atlas: https://chip-atlas.org/• 月次更新により逐次データベース更新中• 機能注釈データの拡充版を今後公開予定• 解析ツールの拡充準備中• INTRARED: https://www.intrared.org/• ポータルサイトとして公開中• 今後コンテンツの拡充予定（ダウンロード、ユースケースの掲載等）

開発体制
研究代表：粕川G（理研IMS）• 研究開発の取りまとめ• ヒト・マウスのシスエレ
メントデータの作成• インタフェース開発• データベース運用

研究分担(3)：沖G（京都大）• トランス因子・エピゲノ
ムデータの収集• ChIP-Atlas更新

研究分担(1)：川路G（都医学研）• シスエレメント同定のパイプライン開発• ゲノムビューアー可視化• 非ヒト霊長類のシスエレメントデータの作成

研究分担(2)：桝屋G（理研BRC）• ゲノム変異とシスエレメ
ントの対応づけ• メタデータの作成

謝辞• 理化学研究所IMS• 長谷川哲、Scott Walker, Nishad Thalhath, 信定知江

• 東京都医科学研究所• 川路英哉• 理化学研究所BRC• 桝屋啓志、高田豊行• 京都大学大学院医学研究科• 沖真弥、鄒兆南

• ライフサイエンス統合データベースセンター• 三橋信孝This project is supported by JST NBDC Grant Number JPMJND2202