ゲノム比較解析システムの構築

基因组比较分析系统的构建

• 批准号: 13208035
• 负责人: 内山 郁夫
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13208035/
• 关键词: 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

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。

随着基因组数据的快速积累，挑战是通过比较基因组分析加深我们对基因组的理解。在这种情况下，有必要从各个角度全面地比较序列分析，并考虑到基因组演化过程的复杂性，而目标是开发必要的计算机技术并构建比较系统。在考虑基因组的进化过程时，将各种相似性的基因组进行比较，但是在比较具有较高相对基因组的基因组时，有必要考虑基因顺序的保存。因此，今年我们开发了一种基于与基因组上相邻基因相似性的分数，该算法将基因组上的段群段。基本上，它是一种汇总对齐的多种对齐算法的一种类型，但被视为多个基因组之间所有基因聚类的问题，并且它的独特之处在于它可以改善直系同源的分类问题本身。此外，这是去年开发的方法的相反方法，该方法将基因分为域单位，并结合起来，我们相信，通过考虑到各个层面的进化单元，我们将能够在未来之间进行比较。此外，为了适应微生物基因组数据的快速扩展，已经审查了常规MBGD数据库的结构和构建方案，并且已经对整个过程进行了修订，以允许快速搜索，稳定的更新和灵活的可伸缩性。此外，为了尤其是密切相关的基因组的详细比较，构建了一个通用系统来收集和管理序列上的特征区域，并将其链接到对齐显示工具。我们认为，已经建立了一个系统来结合这些数据库，分析工具和算法，以使用累积的基因组信息进行比较分析。

项目成果

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)

Kuroda, M.、Ohta, T.、Uchiyama, I.、Baba, T.、Yuzawa, H.等人：“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的全基因组测序”《柳叶刀》。