多次元系統プロファイリングによる植物遺伝子機能の大規模推定

通过多维系统发育分析大规模估计植物基因功能

• 批准号: 20017006
• 负责人: 佐藤 直樹
• 金额: $ 5.38万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20017006/
• 关键词: 比較ゲノム; 進化; 光合成; 相同タンパク質; 発現プロファイル; シアノバクテリア; 根粒菌

比較ゲノムの1方法論として,広い範囲の生物ゲノム間で共有されている相同タンパク質をクラスタリングすることにより,解析対象とする全生物の全タンパク質を一義的に分類し,それを用いて系統プロファイリングによって機能アノテーションを行ってきた。相同性を認識する基本的ソフトウェアとしては定番のBLASTPを使い,全タンパク質対全タンパク質についての検索結果を独自ソフトウェアGclustによって処理することとウェブサーバーにより系統プロファイルを検索することにより,概ねこの目的を達成することができた。平成21年度の研究成果としては,以下の点が挙げられる。1. 光合成生物に共通に存在するタンパク質について,詳細な分類を行い,シアノバクテリアから植物まで保存されているタンパク質の他,植物だけ,または真核光合成生物だけに保存されているタンパク質群を同定した。2. Gclustによって得られる相同タンパク質グループが系統解析の出発点として有効であることを利用して,パラログが多くて系統関係が複雑なPsbPタンパク質の系統解析を行った。さらに,立体構造モデリングを併用することで,複雑な系統関係を整理することができることを示した。3. シアノバクテリアと葉緑体を中心とした相同タンパク質データベースCyanoClustのゲノム数を増やし,バージョン3を公開した。また,新たにゲノム配列が決められたArthrospiraの全タンパク質のアノテーションにCyanoClustを利用することで,相同タンパク質データベースの有効性を実証した。4. ゲノム構造の進化を推定する新たな統計的手法として位置プロファイル法を開発し,シアノバクテリアや根粒菌のゲノムコアの組換えによる進化を可視化することに成功した。5. 多次元系統プロファイリングの基本手法として,異なる生物間での発現データを統合化するためのソフトウェア開発を行った。

Methodology comparison ゲ ノ ム の 1 と し て, hiroo い van 囲 の biological ゲ ノ ム で between mutual さ れ て い る same タ ン パ ク qualitative を ク ラ ス タ リ ン グ す る こ と に よ り, parsing like と seaborne す る full biological の full タ ン パ ク を a righteous し に classification, そ れ を with い て system プ ロ フ ァ イ リ ン グ に よ っ て function ア ノ テ ー シ ョ ン を line っ て き た. Identity を know す る basic ソ フ ト ウ ェ ア と し て は set times の BLASTP を い, full タ ン パ ク mass all seaborne タ ン パ ク qualitative に つ い て の 検 cable results を ソ alone フ ト ウ ェ ア Gclust に よ っ て 処 Richard す る こ と と ウ ェ ブ サ ー バ ー に よ り system プ ロ フ ァ イ ル を 検 cable す る こ と に よ り, almost ね こ を の purpose Youdaoplaceholder0 とがで た た. The <s:1> research results of Heisei 21 と て the following points が挙げられる. 1. Photosynthetic organisms に に common existence す る タ ン パ ク qualitative に つ い て, detailed classification of な を い, シ ア ノ バ ク テ リ ア か ら plant ま で save さ れ て い る タ ン パ ク の he, plant だ け, ま た は eukaryotic photosynthetic organisms だ け に save さ れ て い る タ ン パ ク mass group を be し た. 2. Gclust に よ っ て have ら れ る same タ ン パ ク qualitative グ ル ー プ が system analytic の 発 point と し て have sharper で あ る こ と を using し て, パ ラ ロ グ が く more systems masato is が て 雑 な PsbP タ ン パ ク qualitative analytical を の system line っ た. さ ら に, three-dimensional structure モ デ リ ン グ を and す る こ と で, complex 雑 な system masato is を finishing す る こ と が で き る こ と を shown し た. 3. シ ア ノ バ ク テ リ ア と chloroplast を center と し た same タ ン パ ク qualitative デ ー タ ベ ー ス CyanoClust の ゲ ノ ム number を raised や し, バ ー ジ ョ ン 3 を public し た. ま た, new た に ゲ ノ ム match column が definitely め ら れ た Arthrospira の full タ ン パ ク qualitative の ア ノ テ ー シ ョ ン に CyanoClust を using す る こ と で, same タ ン パ ク qualitative デ ー タ ベ ー ス の have sharper sex を card be し た. 4. ゲ ノ ム tectonic evolution の を presumption す る new た な statistical methods と し て position プ ロ フ ァ イ ル method を open 発 し, シ ア ノ バ ク テ リ ア や root granule bacteria の ゲ ノ ム コ ア の group in え に よ る evolution を visualization す る こ と に successful し た. 5. Multidimensional system プ ロ フ ァ イ リ ン グ の basic technique と し て, different な る between biological で の 発 now デ ー タ を identity change す る た め の ソ フ ト ウ ェ ア open 発 を line っ た.

项目成果

Genomic structure of an economically important cyanobacterium, Arthrospira (Spirulina) platensis NIES-39.

• DOI: 10.1093/dnares/dsq004
• 发表时间: 2010-04
• 期刊: DNA research : an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes
• 作者: Fujisawa T;Narikawa R;Okamoto S;Ehira S;Yoshimura H;Suzuki I;Masuda T;Mochimaru M;Takaichi S;Awai K;Sekine M;Horikawa H;Yashiro I;Omata S;Takarada H;Katano Y;Kosugi H;Tanikawa S;Ohmori K;Sato N;Ikeuchi M;Fujita N;Ohmori M
• 通讯作者: Ohmori M

シアノバクテリアの数理生物学に向けて(その2)

走向蓝藻的数学生物学（第 2 部分）

• 发表时间: 2009
• 作者: Horimoto;K.;堀本勝久;堀本勝久;Morioka. R.;Zhang. Z. Y.;Wu. Z. K.;Horimoto. K.;N.V.Sasaki;N.V.Sasaki;T.Fujisawa;K.Sekine;N.Sato;N. Sato;N. Mizusawa;M. Ishikawa;佐藤直樹;佐藤直樹;佐々木直文;佐々木直文;関根康介;佐藤直樹
• 通讯作者: 佐藤直樹

Elucidating Genome Structure Evolution by Analysis of Isoapostatic Gene Clusters using Statistics of Variance of Gene Distances

利用基因距离方差统计分析同质遗传基因簇来阐明基因组结构进化

• 发表时间: 2010
• 期刊: Genome Biology and Evolution 2010
• 作者: N.V.Sasaki;N.Sato
• 通讯作者: N.Sato

近縁ゲノム間の遺伝子間距離構造から見えるゲノムの構造的進化

从密切相关的基因组之间的基因间距离结构看出基因组的结构进化

• 发表时间: 2010
• 作者: Horimoto;K.;堀本勝久;堀本勝久;Morioka. R.;Zhang. Z. Y.;Wu. Z. K.;Horimoto. K.;N.V.Sasaki;N.V.Sasaki;T.Fujisawa;K.Sekine;N.Sato;N. Sato;N. Mizusawa;M. Ishikawa;佐藤直樹;佐藤直樹;佐々木直文
• 通讯作者: 佐々木直文

遺伝子間距離構造から見える海洋性シアノバクテリアのゲノム構造進化

从基因间距离结构看海洋蓝藻基因组结构的演化

• 发表时间: 2009
• 作者: Horimoto;K.;堀本勝久;堀本勝久;Morioka. R.;Zhang. Z. Y.;Wu. Z. K.;Horimoto. K.;N.V.Sasaki;N.V.Sasaki;T.Fujisawa;K.Sekine;N.Sato;N. Sato;N. Mizusawa;M. Ishikawa;佐藤直樹;佐藤直樹;佐々木直文;佐々木直文;関根康介;佐藤直樹;佐藤直樹;佐藤直樹;佐々木直文
• 通讯作者: 佐々木直文