大規模な比較ゲノム研究を展開するためのワークベンチの構築

代表研究者：　内山　郁夫　（自然科学研究機構基礎生物学研究所　助手）

①目的

比較ゲノム解析は、ゲノムの機能や進化を解明する上できわめて重要なアプローチである。このため、ヒトゲノム計画終了後も多様な生物でゲノム配列決定が進んでおり、その数はなお一層の増加を続けている。そこで、このように蓄積したゲノムデータを用いて、生物種横断的な比較解析を体系的に進めることによって、より普遍的な立場からゲノムを眺め、その機能や進化に対する深い理解に到達できることが期待される。本研究では、特に多様なゲノム配列が蓄積している微生物を当面の対象として、数百種類におよぶゲノムを同時に比較して、そこから有用な知見を引き出すための、高機能な比較ゲノムワークベンチを構築することを目標とする。

②研究概要

比較ゲノム解析を進めるには、まずゲノム間で対応する遺伝子（オーソログ）を見つける必要がある。我々は、多数の微生物間で生物種横断的なオーソログ対応表を作成できるシステムMBGDを構築しており、本研究ではこれを発展させた高機能なワークベンチの開発を行う。オーソログ対応表からは、各遺伝子についてどの生物種が持っていてどの生物種が持っていないかというパターン（系統パターン）が得られ、これが各遺伝子の特徴付けに有効である。そこで、ワークベンチの開発では特に大規模な系統パターンの表示や解析機能に重点を置く。また、ゲノムの進化過程を理解するには、進化的に近い生物種間での詳細な比較が特に有効であるため、近縁ゲノム比較に重点を置いた方法の開発をあわせて行う。

③研究概要図

④成果

比較ゲノムワークベンチRECOGを開発した。RECOGでは、自分の興味のあるゲノムを中心とした近縁種の集合を「内群」、その他の生物種を「外群」として区別して指定でき、オーソログ対応表の作成時や作成後の解析にその情報が反映される。作成したオーソログ対応表は、専用の系統パターンビューア上に表示され、系統パターンの類似性や各ゲノム上の遺伝子の並び順によって並べ替えるなどの様々な解析ができる。また、近縁種間での遺伝子の並び順の保存性に基づいて、それらの間のコンセンサスをとることによって、共通祖先から受け継がれた構造としての「コア構造」を構築する手法を新たに開発し、ワークベンチの機能として加えた。