人工生命による分子進化のモデル化と遺伝子配列の機能解析

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本研究では,ゲノムプロジェクトにより大量に得られる機能未知の遺伝子配列の機能解析に人工生命の手法を応用したシステムを開発した.本システムは以下のような手順で遺伝子配列の機能解析を行う.1.入力として,ゲノムプロジェクトにより大量に得られる機能未知の遺伝子配列に加えて,既に機能が解明され配列データベースに登録されている遺伝子配列を,それぞれアミノ酸の文字列としてシステムに与える.2.分子進化の研究から得られているアミノ酸置換モデルに基づき,各遺伝子配列に対して進化の過程で生じたであろうアミノ酸置換を推定し,共通の祖先型を持つ遺伝子をまとめる.これをすべての遺伝子配列がまとめられるまで繰り返し,遺伝子配列の進化系統樹を得る.3.作成された系統樹で,クラスタにまとめられた一群の遺伝子配列問で特に共通に出現する配列パターンを抽出し,これと機能既知の遺伝子配列の実験的な解析結果と比較する.これにより,機能未知の遺伝子配列の持つ機能が推定されるとともに,機能の類似性により遺伝子配列が分類される.最近,その遺伝子配列がすべて決定された大腸菌について,本手法を適用した結果,約4800個ある大腸菌の遺伝子配列のうち約半数がクラスタに分類できた.今後の課題としては,各クラスタから抽出された共通配列パターンからの機能推定,および並列計算機による処理時間を大幅に短縮して,より大規模な遺伝子配列の機能解析手法を確立することがあげられる.