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：
20017018
负责人：
後藤修
金额：
$ 5.38万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲノムDNA配列のアラインメントは、比較ゲノム研究の中で最も直接的でかつ有用なバイオインフォマティクス技術である。しかしながら、ゲノム配列のアラインメントには様々な困難を伴う。本研究では、脊椎動物ゲノム相当の長大なゲノム配列間アラインメントを、特別な計算機資源を要することなく実用的な計算時間で求めるための手法の開発を目指した。そのために、配列を巨視化し、階層的に精密化するというアルゴリズムを考案した。本年度は、そのアルゴリズムを実装したプログラム「Cgaln」を開発した。原核生物および哺乳動物の染色体配列を対象としてCgalnの性能をいくつかの従来法と比較した。従来法に比べ、Cgalnは有意に少ない計算時間と記憶容量で実行できる一方、従来法の中で最も高い精度を示すプログラムと同等の精度を持つことが確認された。Cgalnのソースコードはインターネットを通じて一般に公開している。本年度はまた、遺伝子発現プロファイルに基づく細胞の分類にも取り組んだ。特に、がん細胞と正常細胞の判別や、がん細胞のタイプ分類に遺伝子発現プロファイルを用いる手法を開発した。この分野にはすでに多くの研究が蓄積しているが、従来法よりもはるかかに少ない、わずか1～2種の遺伝子の発現データを用いるだけで、従来法に遜色のない分類性能が得られることが判明した。そのような遺伝子はがんの分子マーカーとしてふさわしい特徴を備えている。さらに、がん細胞と正常細胞の間で選択的スプライシングにどのような差異が見られるかも調べた。予期に反し、一般にがん細胞の方が選択的スプライシングによる分子種の多様性が低いことが観察された。

基因组DNA序列比对是比较基因组研究中最直接，最有用的生物学技术。但是，基因组阵列对齐有各种困难。在这项研究中，我们旨在开发一种方法，以寻求长期的基因组阵列比对等效于脊椎动物基因组，而无需特殊计算器资源。因此，设计了一种算法，其中阵列较大且分层。今年，我们开发了一个实施算法的程序“ CGALN”。将CGALN的性能与某些常规方法的原代生物和哺乳动物的染色体序列进行了比较。与常规方法相比，可以证实CGALN可以以显着的计算时间和存储容量执行，但具有与程序相同的准确性，这表明传统方法的准确性最高。 CGALN源代码通过Internet向公众开放。今年，我们还根据遗传表达谱研究细胞。特别是，我们使用遗传表达谱开发了一种方法来区分癌细胞和正常细胞以及癌细胞的类型。许多研究已经在这一领域中积累了，但是只有一种或两种基因表达数据比常规方法少得多，它的分类性能与传统方法相当。这种基因具有适当的特征作为癌症的分子标记。此外，我们还检查了癌细胞和正常细胞之间的选择性穿刺差异。与预期相反，通常观察到癌细胞由于选择性弹药而具有较低的分子多样性。