ゲノム比較解析システムの構築

• Project/Area Number: 13208035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 内山 郁夫 岡崎国立共同研究機構, 計算科学研究センター, 助手 (90243089)
• Project Period (FY): 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2001: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 微生物ゲノム / 比較ゲノム解析 / オーソログ分類 / ゲノム進化 / クラスタリング / ホモロジー / ゲノムデータベース

Research Abstract

ゲノムデータが急速に蓄積している中で、比較ゲノム解析からどこまでゲノムに関する理解を深められるかが課題となっている。その際、ゲノム進化過程の複雑さをふまえ、さまざまな観点からの配列解析結果を総合して比較することが必要であり、そのために必要となる計算機技術の開発ならびに比較システムの構築を行うことを目標とした。
ゲノムの進化過程を考察する際には、さまざまな類縁度のゲノムを合わせて比較することになるが、特に類縁度の高いゲノム間の比較を行う際には、遺伝子の並び順の保存性を考慮することが必要になる。そこで、今年度はゲノム上で隣接した遺伝子の類似性を加算したスコアに基づいて、ゲノム上のセグメント単位のクラスタリングを行うアルゴリズムを開発した。基本的にはペアワイズのアライメントを集約していく、一種のマルチプルアライメントアルゴリズムであるが、複数ゲノム間の全遺伝子クラスタリングの問題として処理しており、オーソログ分類問題自体の改善につなげられるところがユニークである。また、昨年度開発した、遺伝子をドメイン単位に分割して分類するのとは逆のアプローチであり、両者を合わせることによって、今後さまざまなレベルでの進化単位を考慮に入れたゲノム間比較が可能になるものと考えている。
合わせて、微生物ゲノムデータの急速な拡大に対応するため、従来のMBGDのデータベースの構造ならびに構築スキームを見直し、高速な検索と安定した更新、柔軟な拡張性を可能にするよう全面的に改定した。さらに、特に近縁ゲノムに関する詳細な比較を行うため、配列上の特徴領域を収集、管理する汎用のシステムを構築して、アライメント表示ツールと連動させるようにした。これらのデータベース、解析ツールとアルゴリズムとを総合して、蓄積するゲノム情報を活用した比較解析を進める体制が整ってきたと考えている。

Research Products

• [Publications] Kuroda, M., Ohta, T., Uchiyama, I., Baba, T., Yuzawa, H., et al.: "Whole genome sequencing of meticillin-resistant Staphylococcus aureus"The Lancet. 357. 1225-1240 (2001)