転写因子予測に基づく遺伝子発現制御メカニズムの解析

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遺伝子発現の制御は膨大な転写因子とそのターゲット遺伝子の複雑なネットワークで実現される。本研究では、転写因子とターゲット予測に基づく機能解析を行い、以下のような成果を得た。(1)転写因子の予測:ゲノム解析からもたらされる多くの機能未知遺伝子から転写因子かどうかを予測するため、まず蛋白質がDNAに結合するかどうかを、配列情報、アラインメントを用いた進化的な情報、構造情報を用いる3種類の方法を組み合わせて予測した。配列アラインメントを用いる方法では、配列情報のみを用いる場合よりも予測精度が大幅に改善されることを示した。また、これらの方法を用いて酵母ゲノムについてゲノムスケールで網羅的に予測を行った。(2)転写因子のターゲット予測:蛋白質・DNA複合体の構造情報に基づくターゲット予測法をさらに改良するため、蛋白質・DNA複合体の構造データベースを更新し、塩基とアミノ酸の相互作用および配列依存のDNA構造に関する統計ポテンシャルを更新した。この統計ポテンシャルを用いて、蛋白質・DNA相互作用のエネルギー、蛋白質・DNA認識の特異性の計算などを行った。一方、DNAの構造や物性をとおして配列を認識する間接認識のメカニズムをさらに詳しく解析するため、さまざまなDNAの計算機シミュレーションを行った。転写因子のターゲット予測をゲノムスケールで行うため、酵母についてターゲットの予測を開始した。(3)データベース・ツールの開発と公開蛋白質・核酸認識や転写因子予測に関係したデータベース・解析技術を開発しインターネットで公開した。蛋白質・核酸相互作用熱力学データベースと翻訳シグナルデータベースのデータの追加と更新を行った。また、酵母の転写因子データベースの開発を行い、転写因子と転写因子のターゲットを予測するサーバもいくつか公開した。