多重ゲノム配列アラインメントに基づく機能情報の抽出

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ゲノム配列の多重アラインメントを作成することにより、各配列に内在する様々な機能情報を抽出することを本研究は目指している。その目的のために次の3つの取り組みを行い、一定の成果をあげることができた。(1)大量のcDNAやEST配列それぞれに対応するゲノム領域を見出し、正確なエキソンーイントロン構造を推定することは、ゲノ上の遺伝子を発見するための最も基礎的手段である。しかし、従来は大規模な計算機を必要とし、また精度的も改良の余地があった。今回我々は計算速度、必要記憶容量、精度のすべての点で従来法を有意にしのぐ新規アルゴリズムを考案した。それを実装したプログラムSpalnを開発し、ウェブ上での実行サービスおよびソースコードの公開を開始した。(2)Primeは、実用的な多重配列アラインメント法として我々が提唱した二重反復改善法に基づき、長い欠失・挿入が存在する場合にも対応できるように設計したプログラムである。今回、難のあったPrimeの実行効率を高めるための改良を行った。(3)2つのゲノム配列間のアラインメントを行うプログラムとしてすでに我々はAlnggを開発している。しかし、Alnggの実行には大型計算機を必要とし、計算にかなりの時間を要するため手軽に利用することが困難であった。今回我々は従来法とは逆の「トップダウン」戦略を採用したCGAT (Coarse Grained AlignmenT)アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムの有効性をふたつのバクテリア全ゲノム配列比較により検証した。その結果、ゲノム配列比較に現在最も広く利用されているプログラムであるBlastzと比較して、CGAT法はアラインメントの感度を損なうことなく必要な記憶容量と計算量を大幅に削減できることがを確認した。