多重ゲノム配列アラインメントに基づく機能情報の抽出

基于多基因组序列比对的功能信息提取

基本信息

批准号：
18017017
负责人：
後藤修
金额：
$ 4.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲノム配列の多重アラインメントを作成することにより、各配列に内在する様々な機能情報を抽出することを本研究は目指している。その目的のために次の3つの取り組みを行い、一定の成果をあげることができた。(1)大量のcDNAやEST配列それぞれに対応するゲノム領域を見出し、正確なエキソンーイントロン構造を推定することは、ゲノ上の遺伝子を発見するための最も基礎的手段である。しかし、従来は大規模な計算機を必要とし、また精度的も改良の余地があった。今回我々は計算速度、必要記憶容量、精度のすべての点で従来法を有意にしのぐ新規アルゴリズムを考案した。それを実装したプログラムSpalnを開発し、ウェブ上での実行サービスおよびソースコードの公開を開始した。(2)Primeは、実用的な多重配列アラインメント法として我々が提唱した二重反復改善法に基づき、長い欠失・挿入が存在する場合にも対応できるように設計したプログラムである。今回、難のあったPrimeの実行効率を高めるための改良を行った。(3)2つのゲノム配列間のアラインメントを行うプログラムとしてすでに我々はAlnggを開発している。しかし、Alnggの実行には大型計算機を必要とし、計算にかなりの時間を要するため手軽に利用することが困難であった。今回我々は従来法とは逆の「トップダウン」戦略を採用したCGAT (Coarse Grained AlignmenT)アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムの有効性をふたつのバクテリア全ゲノム配列比較により検証した。その結果、ゲノム配列比較に現在最も広く利用されているプログラムであるBlastzと比較して、CGAT法はアラインメントの感度を損なうことなく必要な記憶容量と計算量を大幅に削減できることがを確認した。

这项研究旨在通过创建基因组序列的多重比对来提取每个序列固有的各种功能信息。为实现这一目标，我们开展了以下三项举措，并取得了一定成效。 (1)寻找大量cDNA和EST序列对应的基因组区域并估计准确的外显子-内含子结构是发现基因组中基因的最基本手段。然而，传统方法需要大规模计算机，且精度仍有提升空间。这次，我们设计了一种新算法，在计算速度、所需内存容量和准确性等各个方面都显着优于传统方法。我们开发了一个名为 Spaln 的程序来实现这一点，并开始在网络上发布执行服务和源代码。 (2) Prime 是一个程序，旨在处理长删除和插入的存在，基于我们提出的作为实用的多序列比对方法的双重复改进方法。这次，我们进行了改进，以提高Prime存在问题的执行效率。 (3) 我们已经开发了 Alngg 作为两个基因组序列之间比对的程序。然而，Alngg需要大型计算机来执行，并且计算需要相当长的时间，因此很难轻松使用。这次，我们开发了一种CGAT（粗粒度对齐）算法，采用“自上而下”的策略，这与传统方法相反。通过比较两个细菌全基因组序列验证了该算法的有效性。结果证实，与目前使用最广泛的基因组序列比较程序Blastz相比，CGAT方法可以显着减少所需的存储容量和计算量，而不会影响比对灵敏度。