完全ゲノム配列情報に基づく高等真核生物の代謝経路再構築と比較進化解析

基于全基因组序列信息的高等真核生物代谢途径重建及比较进化分析

• 批准号: 18770220
• 负责人: 田中 剛
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: National Institute of Agrobiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770220/
• 关键词: 代謝経路; 種間比較; バイオインフォマティクス; 進化; ゲノム

ゲノム配列情報が明らかになった真核生物種間で代謝経路比較を行い、系統ごとに特徴的な代謝経路進化を明らかにすることを本課題の研究目的とする。本年度は、植物の代謝経路情報の抽出及びデータ解析を中心に解析を行った。イネ・シロイヌナズナの代謝データはKEGGやAraCyc(TAIR),RiceCyc(Gramene)などのデータベース(DB)より公開されているが、必須代謝経路に関連する酵素情報が欠落していることが分かった。そこで、遺伝子機能の記載より遺伝子と酵素反応を対応付ける作業を行い(データマイニング)、新規に代謝経路情報を作成した。まず、データマイニングに必要なプログラムを自作し、KEGGより取得した酵素反応情報に基づき作成した酵素反応名とEC番号の対応リストをリファレンスとして、RAP及びTAIRより二公開されている遺伝子機能情報より網羅的に遺伝子とEC番号の対応付けを行った。その結果、イネではKEGG・RiceCycに登録されていない344のEC番号を新たに遺伝子と対応付けることができた。同様に、シロイヌナズナにおいてもKEGG・AraCycにない448件のEC番号を遺伝子と対応付けた。これらの結果を用いて植物2種におけるEC番号の右無を比較したところ、いずれの植物でめみ見つかったEC番号はイネで85、シロイヌチズナで258ど後者が3倍近く多いことがわかった。これらの結果を公開することで研究者が効率よく代謝経路と遺伝子の対応関係を推測することが可能になることが期待される。また、本プログラムを利用して、ヒト・マウスのデータに関してもデータ作成・解析を実行した。一方、これらのデータの中で、イネに関しては現在GrameneのDB担当者とデータ公開に関して協議をしている。互いのデータを精査した後、最終的には同一データを公開するため、先方と同様のDB構築を行っている。

本研究的目的是比较已揭示基因组序列信息的真核物种之间的代谢途径，并阐明每个谱系的代谢途径特征的进化。今年，我们的重点是提取植物代谢途径的信息并分析数据。水稻和拟南芥的代谢数据发表在 KEGG、AraCyc (TAIR) 和 RiceCyc (Gramene) 等数据库 (DB) 中，但发现与基本代谢途径相关的酶信息缺失。因此，我们通过从基因功能描述（数据挖掘）中绘制基因和酶反应来创建新的代谢途径信息。首先，我们创建了数据挖掘所需的程序，并使用根据从KEGG获得的酶反应信息创建的酶反应名称和EC编号的对应列表作为参考，并覆盖了RAP和TAIR公布的基因功能信息。绘制基因和 EC 编号。结果，我们能够将 344 个 EC 编号与水稻中 KEGG/RiceCyc 中未注册的基因重新关联起来。同样，在拟南芥中，KEGG/AraCyc 中未发现的 448 个 EC 编号与基因相关。利用这些结果，我们比较了两种植物物种中发现的 EC 值，发现水稻中发现的 EC 值在水稻中为 85，在拟南芥中为 258，后者的常见程度几乎是后者的三倍。希望通过发表这些结果，研究人员能够有效地推断代谢途径与基因之间的对应关系。此外，该程序还用于创建和分析人类和小鼠的数据。另一方面，关于大米数据，我们目前正在与 Gramene 的 DB 工作人员讨论数据发布事宜。在检查对方的数据后，我们正在构建与对方相似的DB，以便最终发布相同的数据。