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。

随着基因组数据的迅速积累，问题是我们可以通过比较基因组分析在多大程度上加深对基因组的理解。为此，考虑到基因组进化过程的复杂性，有必要从不同的角度综合和比较序列分析结果，我们将开发为此所需的计算机技术并构建一个比较系统。在考虑基因组的进化过程时，我们会比较具有不同相似程度的基因组，特别是在比较具有高度相似性的基因组时，需要考虑基因顺序的保守性。因此，今年，我们开发了一种算法，根据将基因组上相邻基因的相似性相加得到的分数，对基因组进行基于片段的聚类。它基本上是一种聚合成对比对的多重比对算法，但其独特之处在于它被视为多个基因组之间的全基因聚类问题，这可以导致直系同源分类问题本身的改进。此外，这是去年开发的通过将基因划分为域单元来进行基因分类的逆向方法，通过将两者结合起来，将可以在考虑到不同级别的进化单元的基因组之间进行比较我想将来会的。同时，为了应对微生物基因组数据的快速膨胀，对常规MBGD数据库的结构和构建方案进行了重新审视和全面修改，以实现高速搜索、稳定更新和灵活扩展。此外，为了进行详细的比较，特别是对于密切相关的基因组，我们构建了一个通用系统来收集和管理序列上的特征区域，并将其与比对显示工具链接起来。通过整合这些数据库、分析工具和算法，我们相信我们拥有一个可以利用积累的基因组信息进行比较分析的系统。

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》。