大規模比較ゲノムワークベンチの実践的応用に向けた研究開発

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　助教）

①目的

ゲノム解析技術の飛躍的な進展により、ゲノム解読プロジェクトは地球上のあらゆる生物へと対象を拡大しつつある。比較ゲノム解析は、このように蓄積したゲノム情報を生物の機能や進化の解明に活用する上で、きわめて重要なアプローチである。本研究では、これまでに数百種類におよぶゲノムの同時比較や、近縁種間の詳細なゲノム比較を行い、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の構築を行ってきた。継続課題においては、本ワークベンチを、今後ますます加速するゲノム研究を支えるより実践的なツールとすることを目指して、実際のゲノムプロジェクトと連携した研究開発を行う。

②研究概要

本研究開発では、具体的な対象として、病態の異なる患者由来の株間の比較を主目的とした病原菌比較ゲノムプロジェクト、および環境中の微生物叢とその代謝活動の理解を目指したメタゲノムプロジェクト、という２つのプロジェクトと連携して開発を進める。前者は、これまでに開発してきたコア構造アライメントや近縁ゲノム比較ツールを活用しつつ、株間の違いの顕在化や進化機構の推定に有用な手法の開発を目指す。後者は、由来がはっきりしないゲノム断片の集積であるメタゲノムデータに本システムを適用することにより、新たな解析アプローチを開拓することを目指す。合わせてデータベースの大規模化に向けての効果的な更新方式の開発も試みる。

③研究概要図

④成果

本プロジェクトでは、これまでに微生物を対象とした比較ゲノムデータベースMBGD[外部リンク]、比較ゲノム解析の基礎となる大規模なオーソログ対応付けプログラムDomClust[外部リンク]、ゲノム再編成などのゲノム変化の詳細な観察に適した近縁ゲノム比較ツールCGAT[外部リンク]、類縁ゲノム間で遺伝子の配置が保存された構造を抽出するコア構造アライメントプログラムCoreAligner[外部リンク]、および、これらをベースとした統合的な比較ゲノム解析環境 RECOG[外部リンク] などを開発し、ウェブを通じてプログラムやサービスを公開してきた。本継続課題においては、これらのツールの機能拡張という形で行い、最終的にはRECOGの新バージョンという形で公開していく予定である。