(57)【要約】【課題】標的物質と親和性を有するアプタマーなどの核酸分子の塩基配列のうち、各塩基配列の共通性と、塩基配列の有する親和性に関する評価値とに基づいて、標的物質との親和性の発現に必要な塩基配列を同定する方法、及び同定された塩基配列を含む核酸分子の二次構造を予測する方法、並びにこれらの方法を実行する装置及びプログラムを提供する。【解決手段】標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；を有することを特徴とする。【選択図】図１ａ
2008102675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を有することを特徴とする塩基配列の同定方法。
【請求項２】
前記核酸分子の塩基配列から、前記のステム構造を形成し得る塩基を予測する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の塩基配列の同定方法。
【請求項３】
前記のモチーフ配列を探索する工程は、複数のモチーフ配列候補のいずれかと一致する前記一本鎖領域を検出した際、該一本鎖領域に対応する塩基配列の評価値を、該一本鎖領域に一致するモチーフ配列候補に、スコアとして加算し、最も大きいスコアを有するモチーフ配列候補を、モチーフ配列と判定する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩基配列の同定方法。
【請求項４】
前記評価値は、前記標的物質と前記核酸分子との結合定数に基づいて定められた値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の塩基配列の同定方法。
【請求項５】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を有することを特徴とする核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項６】
前記核酸分子の塩基配列から、前記のステム構造を形成し得る塩基を予測する工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項７】
前記のモチーフ配列を探索する工程は、複数のモチーフ配列候補のいずれかと一致する前記一本鎖領域を検出した際、該一本鎖領域に対応する塩基配列の評価値を、該一本鎖領域に一致するモチーフ配列候補に、スコアとして加算し、最も大きいスコアを有するモチーフ配列候補を、モチーフ配列と判定する工程であることを特徴とする請求項５又は６に記載の核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項８】
前記の概要構造を取得する工程は、前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域が含まれる前記核酸分子の前記塩基配列の二次構造から、該一本鎖領域と該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造とを中心とした塩基に対応する該塩基配列の概要構造を取得する工程であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項９】
前記の概要構造を取得する工程は、前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域が含まれる前記核酸分子の前記塩基配列の二次構造から、該モチーフ配列と該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造とを中心とした塩基に対応する該塩基配列の概要構造を取得する工程であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項１０】
前記評価値は、前記標的物質と前記核酸分子との結合定数に基づいて定められた値であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の核酸分子の二次構造取得方法。
【請求項１１】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定装置であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する一本鎖領域抽出手段と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；
を有することを特徴とする塩基配列の同定装置。
【請求項１２】
前記核酸分子の塩基配列から、前記のステム構造を形成し得る塩基を予測する二次構造予測手段をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の塩基配列の同定装置。
【請求項１３】
前記モチーフ配列探索手段は、複数のモチーフ配列候補のいずれかと一致する前記一本鎖領域を検出した際、該一本鎖領域に対応する塩基配列の評価値を、該一本鎖領域に一致するモチーフ配列候補に、スコアとして加算し、最も大きいスコアを有するモチーフ配列候補を、モチーフ配列と判定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の塩基配列の同定装置。
【請求項１４】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得装置であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する一本鎖領域抽出手段と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；
前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する概要構造取得手段と；
を有することを特徴とする核酸分子の二次構造取得装置。
【請求項１５】
前記核酸分子の塩基配列から、前記のステム構造を形成し得る塩基を予測する二次構造予測手段をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の核酸分子の二次構造取得装置。
【請求項１６】
前記モチーフ配列探索手段は、複数のモチーフ配列候補のいずれかと一致する前記一本鎖領域を検出した際、該一本鎖領域に対応する塩基配列の評価値を、該一本鎖領域に一致するモチーフ配列候補に、スコアとして加算し、最も大きいスコアを有するモチーフ配列候補を、モチーフ配列と判定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の核酸分子の二次構造取得装置。
【請求項１７】
前記概要構造取得手段は、前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域が含まれる前記核酸分子の前記塩基配列の二次構造から、該一本鎖領域と該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造とを中心とした塩基に対応する該塩基配列の概要構造を取得することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の核酸分子の二次構造取得装置。
【請求項１８】
前記概要構造取得手段は、前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域が含まれる前記核酸分子の前記塩基配列の二次構造から、該モチーフ配列と該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造とを中心とした塩基に対応する該塩基配列の概要構造を取得することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の核酸分子の二次構造取得装置。
【請求項１９】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を実行することを特徴とする塩基配列の同定プログラム。
【請求項２０】
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を実行することを特徴とする核酸分子の二次構造取得プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩基配列の同定方法及び核酸分子の二次構造取得方法、並びにこれらの方法を実行する装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸分子は、転写／翻訳によりタンパク質を産生する機能を有することが広く知られている一方で、リボザイムやＲＮＡｉといった、タンパク質や高分子物質との相互作用により、核酸分子に本来見出されていた役割とは異なる役割を有する分子種が多数発見され、治療分野等への応用に注目が集まっている。なかでも、アプタマーは、タンパク質、高分子材料、医薬品等の標的物質に直接結合することにより、機能を発現する分子種として注目されている。現在、アプタマーを取得する一般的な方法としては、ＳＥＬＥＸ（Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇａｎｄｓ  ｂｙ  ＥＸｐｏｎｅｎｔｉａｌ  ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）法（特許文献１参照）が知られている。アプタマー及びＳＥＬＥＸ法の詳細については、非特許文献１に述べられている。
【０００３】
ＳＥＬＥＸ法によって取得されるアプタマーの特徴の一つは、任意のプライマー配列と、任意の長さのランダム配列とによって構成されることである。また、ＳＥＬＥＸ法によって取得されるアプタマーのもう一つの特徴としては、ＳＥＬＥＸ法において候補となり得るアプタマーを選別するサイクルによって十分な回数の選別を行ったとしても、最終的に取得されるアプタマーは複数種類存在するということである。
【０００４】
このような特徴を有するアプタマーは、プライマー配列などで例示される冗長な領域を多く含み、アプタマーが標的物質に実際に結合するのに必要な領域は、アプタマーを構成する塩基の一部であることが知られている。従って、アプタマーにおいて標的物質との結合に必要な領域を同定することは、アプタマーの製造効率のみならず、アプタマーと標的物質との結合様式を把握する上でも非常に重要である。
【０００５】
しかしながら、従来、アプタマーと標的物質との結合に必要な領域の同定には、取得したアプタマーと、標的物質とを用いて、ｉｎ  ｖｉｔｒｏなどで実際に結合実験を行う必要があった。例えば、取得したアプタマーから、標的物質との結合に必要でないと考えられる冗長な配列を遺伝子工学的に消化して得られる塩基配列を調製した上で、これら塩基配列と標的物質とを用いた結合実験等を行い、結合に必要な領域を同定する必要があった。このような方法では、多大な労力を伴う上に、取得したアプタマーをどの程度消化すればよいか等、最終的には実験者の経験に基づく試行錯誤が必要であった。従って、アプタマーにおいて、標的物質との結合に必須な領域を効率よく同定する方法が求められていた。
【特許文献１】特表平５−５０７４１３号公報
【非特許文献１】中村義一、大内将司監修、「バイオテクノロジーシリーズ  ＲＮＡ工学の最前線」、シーエムシー出版、ｐ．１３９−１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、標的物質と親和性を有するアプタマーなどの核酸分子の塩基配列のうち、各塩基配列の共通性と、塩基配列の有する親和性に関する評価値とに基づいて、標的物質との親和性の発現に必要な塩基配列を同定する方法、及び同定された塩基配列を含む核酸分子の二次構造を予測する方法、並びにこれらの方法を実行する装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による塩基配列の同定方法は、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明による核酸分子の二次構造取得方法は、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得方法であって：前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明による塩基配列の同定装置は、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定装置であって：前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する一本鎖領域抽出手段と；前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明による核酸分子の二次構造取得装置は、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得装置であって：前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する一本鎖領域抽出手段と；前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する概要構造取得手段と；を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による塩基配列の同定プログラムは、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を実行することを特徴とする。
【００１２】
本発明による核酸分子の二次構造取得プログラムは、標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する工程と；
前記一本鎖領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
前記モチーフ配列に一致する前記一本鎖領域と、該一本鎖領域の両端に位置する前記ステム構造を構成する塩基とに基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を実行することを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明において、塩基配列の同定装置及び塩基配列の同定プログラムは、それぞれ、塩基配列の同定方法を実行する装置及びプログラムをいい、核酸分子の二次構造取得装置及び核酸分子の二次構造取得プログラムは、それぞれ、核酸分子の二次構造取得方法を実行する装置及びプログラムをいう。また、本発明において、「核酸分子」とは、ＤＮＡ、ＲＮＡなど、種々の遺伝子をいう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の効果は、実験を行わずに、アプタマーなどの核酸分子の重要構造を抽出することができることにある。その結果、機能と関係の無い冗長部位を削った実用性の高い核酸分子を取得するために重要な情報を効率良く得ることができる。
【００１５】
その理由は、ＳＥＬＥＸ法によってアプタマーのランダム部位のうち、二次構造を形成した際に一本鎖領域に含まれるという極めて限定された領域に共通に保存されている配列（モチーフ配列）及び、この配列を含むループ部位を含む最小の二次構造を計算機シミュレーションによって抽出するためである。
【００１６】
第２の効果は、アプタマーなどの核酸分子の二次構造を高い精度で予測することができることにある。
【００１７】
その理由は、入力情報として取り入れる複数の二次構造候補に対して、ループ部位にモチーフ配列を含むという絞込みを行うことにより、構造の候補を厳選することができるためである。
【００１８】
第３の効果は、アプタマーなどの核酸分子が標的物質と結合するのに重要な役割を持つモチーフ配列を抽出できることにある。
【００１９】
その理由は、モチーフ配列の候補を選定する段階で、アプタマーなどの核酸分子と標的物質との結合力を評価した値によって重み付けされたスコアによってモチーフ配列の候補が評価されるため、出現頻度カウントによる単純な評価と比べて、核酸分子と標的物質との結合に重要なモチーフ配列が抽出されやすくなるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態につき説明する。
【００２１】
＜本発明による塩基配列の同定方法、塩基配列の同定装置及び塩基配列の同定プログラム＞
（本発明による塩基配列の同定装置の構成および各構成の機能等）
まず、図１ａを参照しながら、本発明による塩基配列の同定装置の構成について説明する。図１ａは、本発明による塩基配列の同定装置の概略図である。本発明による塩基配列の同定装置は、キーボードなどの入力装置１と、プログラム制御により動作するデータ処理装置２と、情報を記憶する記憶装置３と、ディスプレイ装置や印刷装置などの出力装置４とを有する。
【００２２】
データ処理装置２は、一本鎖領域抽出手段２１と、モチーフ配列探索手段２２とを有する。
【００２３】
一本鎖領域抽出手段２１は、入力装置１で入力された前記核酸分子の塩基配列から、ステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出する。例えば、一本鎖領域抽出手段２１は、まず、配列記憶部３２から各配列の情報を、配列構造記憶部３３からその各塩基配列に対応する二次構造予測の結果などの配列構造を、それぞれ取り出す。次に、一本鎖領域抽出手段２１は、これらの情報に基づいて、各配列の二次構造において、ＡとＵや、ＧとＣといった相補的な塩基対（ステム構造）を形成し得る塩基を空白に置換することによって、塩基配列中の一本鎖領域の候補を抽出する。その結果は、各配列の各配列構造ごとに抽出され、これらは一本鎖領域記憶部３４に格納される。なお、一本鎖領域抽出手段２１は、アプタマー等の核酸分子の塩基配列に含まれるプライマー領域を構成する各塩基を、上述のステム構造で説明したのと同様の方式で、空白に置換してもよい。この際、一本鎖領域抽出手段２１は、プライマー配列を構成する塩基を上述の除外する塩基とするか否かの情報を規定値記憶部３１から取得してもよい。これにより、後述の各工程により、プライマー配列のみがモチーフ配列と判定されることが避けられ、より効率的且つ実質的に、核酸分子に含まれる標的物質との結合に必要な塩基配列等を取得することが可能となる。
【００２４】
モチーフ配列探索手段２２は、一本鎖領域抽出手段２１で抽出された一本鎖領域から、入力装置１で入力された核酸分子が有する標的物質との親和性に関する評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する。つまり、モチーフ配列探索手段２２は、規定値記憶部３１に記憶されている核酸分子の標的物質との親和性に関する評価値を取り出し、一本鎖領域記憶部３４から各配列の一本鎖領域の情報を取り出し、これらに基づいて、各配列のモチーフ配列を探索する。ここで探索されるモチーフ配列とは、入力装置１から入力される任意の長さや、任意のミスマッチ個数などで確定される探索範囲内における特定の配列の出現頻度の高さと、この配列に由来する核酸分子と標的物質との親和性に関する評価値（結合定数など）とを考慮した配列パターンである。従って、探索されるモチーフ配列は、特定の配列の出現頻度の高さに、この特定の配列が有する評価値を重み付けして得られる配列である。このことから、例えば、標的物質との結合力が高いアプタマーに出現する配列パターンほど、優先的にモチーフ配列と定義されることとなる場合がある。また、複数の配列パターンが同じスコアでモチーフ配列の候補となった場合は、モチーフ配列が複数個存在することとなる場合もある。
【００２５】
また、モチーフ配列探索手段２２は、上述のモチーフ配列を探索する機能の他、出力装置４に出力する機能や、この探索結果を、モチーフ配列記憶部３５に格納する機能を有してもよい。
【００２６】
記憶装置３は、規定値記憶部３１と、配列記憶部３２と、配列構造記憶部３３と、一本鎖領域記憶部３４とを備える。また、記憶装置３は、これらに加えて、モチーフ配列記憶部３５を有してもよい。
【００２７】
規定値記憶部３１は、探索するモチーフ配列の長さ、この配列で許容するミスマッチの個数、プライマー配列などの特定領域を一本鎖領域の抽出やモチーフ配列の探索の対象に含めるか否かといった情報、モチーフ配列候補の探索で使用する最大スコアや、入力装置１から入力される核酸分子と標的物質との親和性を示す評価値などの規定値の情報を記憶している。特に、入力装置１からこれらの値についての入力があった場合には、入力されたこれらの値は、対応する規定値で更新され、記憶される。なお、核酸分子と標的物質との親和性を示す評価値とは、核酸分子と標的物質とが分子生物学的に結合する程度を示す種々の値であれば特に制約はなく、例えば、放射線ラベルした核酸分子と標的物質とを試験管内で結合させた検討や、ＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）分析の原理に基づくＢＩＡＣＯＲＥ２０００を用いた検討等で得られる結合定数（Ｋｄ）が例示される。また、特定領域としては、核酸分子をＳＥＬＥＸ法で得られたアプタマーとする場合、プライマー配列が挙げられるが、核酸分子の配列の特徴に応じて、適宜選択されてもよい。
【００２８】
配列記憶部３２は、入力装置１により入力されたＤＮＡや、ＲＮＡなどの核酸分子の各塩基配列を記憶する。ＲＮＡを入力の対象とする場合、核酸分子の塩基配列は、ＳＥＬＥＸ法で得たアプタマーであってもよい。
【００２９】
配列構造記憶部３３は、入力装置１により入力された各核酸分子の塩基配列に対して一つ以上の二次構造予測の結果を、この塩基配列の配列構造の候補として記憶する。核酸分子の二次構造を配列構造記憶部３３に記憶する形態としては、特に限定されない。例えば、入力装置１で入力された核酸分子で形成され得る塩基対（ステム構造）を、このステム構造を構成する塩基に対応させて「（」や「）」などと表現し、ループなどの一本鎖領域を「：」などと表現したものであってもよい。なお、図２に示す塩基配列をこの表現形態で示すと、「（（（：：：：）））」となる。
【００３０】
一本鎖領域記憶部３４は、一本鎖領域抽出手段２１から出力された配列の一本鎖領域の情報を記憶する。
【００３１】
モチーフ配列記憶部３５は、モチーフ配列探索手段２２によって検出されたモチーフ配列を格納する。モチーフ配列は、Ａ、Ｃ、Ｇ、Ｕ（Ｔ）の四種類の塩基の他に、ミスマッチを表す「．」を加えた五種類の文字によって表現される。
【００３２】
（本発明による塩基配列の同定方法及び塩基配列の同定プログラムの各工程、並びに本発明による塩基配列の同定装置の動作等について）
次に、図１ａ及び図３ａ、図４及び図５を参照して、本発明による塩基配列の同定方法及び塩基配列の同定プログラムの各工程、並びに本発明による塩基配列の同定装置及び塩基配列の同定プログラムの動作等について詳細に説明する。
【００３３】
同定の対象となる同一のＳＥＬＥＸから取得されたアプタマーなどの核酸分子の塩基配列は、入力装置１から入力される（Ａ１）。この核酸分子の塩基配列の二次構造のリストは、入力装置１から入力される（Ａ２）。必要に応じて、核酸分子と標的物質との親和性などの評価値（例えば、結合定数）や、下述のモチーフ配列を探索する塩基配列の長さや、モチーフ配列に許容されるミスマッチの個数などの規定値は、入力装置１から入力される（Ａ３）。これら入力された、核酸分子の塩基配列、二次構造のリスト、及び規定値は、それぞれ、配列記憶部３２、配列構造記憶部３３及び規定値記憶部３１に記憶される（Ａ１、Ａ２、Ａ３）。
【００３４】
次に、一本鎖領域抽出手段２１を用いて、入力された核酸分子の塩基配列から、一本鎖領域の抽出を行う（Ａ４）。この一本鎖領域の抽出について、図４を参照して、説明する。
【００３５】
図４は、一本鎖領域抽出の概要を示すフローチャートである。一本鎖領域抽出手段２１は、まず、核酸分子の塩基配列中に存在するプライマー配列などの特定領域を一本鎖領域を抽出する領域に含めるかどうかの値を規定値記憶部３１から取り出す。また、一本鎖領域抽出手段２１は、配列記憶部３２から核酸分子の塩基配列の情報を取り出し、且つ配列構造記憶部３３から各核酸分子が取り得る二次構造（配列構造）の情報を取り出す。次に、一本鎖領域抽出手段２１は、入力された核酸分子の塩基配列のうち、最初に抽出の対象とする塩基配列と、これに対応する配列構造とをセットする（Ａ４１）。セット完了後、一本鎖領域抽出手段２１は、プライマー配列などの特定領域を抽出の対象に含めるかどうかを判断する（Ａ４２）。特定領域を抽出の対象に含めない場合は、一本鎖領域抽出手段２１は、セットした塩基配列のうち、特定領域に相当する塩基を空白に置換する（Ａ４３）。特定領域を抽出の対象に含める場合は、ステップＡ４３を行わずに、次のステップ（Ａ４４）に進む。次に、一本鎖領域抽出手段２１は、入力された核酸分子の塩基配列に対応する配列構造を参照して、この配列構造においてステム構造を構成する塩基を空白に置換する（Ａ４４）。ステップＡ４４が終了すると、セットされた塩基配列は、配列中の一本鎖領域を構成する塩基以外の塩基が空白に置換された状態になっているので、一本鎖領域抽出手段２１は、空白に置換されていない塩基（つまり、一本鎖領域を構成する各塩基）の情報を一本鎖領域記憶部３４に記憶する（Ａ４５）。次に、一本鎖領域抽出手段２１は、セットされた塩基配列について、この配列に対応する未抽出の配列構造があるかどうかを判断する（Ａ４６）。未抽出の配列構造がある場合には、一本鎖領域抽出手段２１は、その配列構造を、抽出の対象とする配列構造としてセットして（Ａ４７）、ステップＡ４２以降の各ステップを行う。このステップＡ４７からステップＡ４２を経てステップＡ４６に至るまでの各ステップは、同一の塩基配列について、未抽出の配列構造が存在する限り行われる。未抽出の配列構造が存在しなくなった場合、つまり、同一の塩基配列に対応する全ての配列構造について一本鎖領域が抽出された場合には、一本鎖領域抽出手段２１は、セットされた塩基配列とは別の次の塩基配列をセットし（Ａ４９）、この塩基配列に対応する配列構造をセットし（Ａ４７）、ステップＡ４２以下の各ステップを行う。このようにして、入力された全ての核酸分子の塩基配列と、これらの塩基配列に対応する全ての配列構造について、一本鎖領域抽出手段２１による一本鎖領域の抽出が完了すると、ステップＡ４の一本鎖領域の抽出は、終了となる。なお、一本鎖領域の情報は、各核酸分子の塩基配列ごとに分けて、一本鎖領域記憶部３４に記憶される。
【００３６】
このようにしてステップＡ４で得た一本鎖領域を用いて、次に、モチーフ配列探索手段２２は、この一本鎖領域から、核酸分子と標的物質との親和性に関する評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する（Ａ５）。このモチーフ配列を探索する工程は、各一本鎖領域に由来する核酸分子の塩基配列が有する評価値に基づいてモチーフ配列を探索する工程であれば、特に限定されるものではなく、例示として、図５を参照して、以下に説明する。
【００３７】
図５は、モチーフ配列探索の概要を示すフローチャートである。モチーフ配列探索手段２２は、まず、一本鎖領域記憶部３４に記憶されている各核酸分子ごとの塩基配列の一本鎖領域の情報を取り出す（Ａ５０１）。また、モチーフ配列探索手段２２は、規定値記憶部３１から、このモチーフ配列の探索工程で探索するモチーフ配列の長さ、この配列で許容するミスマッチの個数、核酸分子と標的物質との親和性を示す評価値などの規定値を取り出す（Ａ５０２）。
【００３８】
次に、モチーフ配列探索手段２２は、上記のモチーフ配列に関する規定値で規定される条件に合致する配列を生成し、モチーフ配列の候補（以下、モチーフ配列候補や、モチーフ候補とも称する。）の最初のもの（つまり、最初のモチーフ配列候補）を、セットする。モチーフ配列候補の生成については、後述する。このようにして得られるモチーフ配列候補は、通常、複数個となる。また、モチーフ配列探索手段２２は、セットした最初のモチーフ配列候補に、スコアなる変数を設定し、このスコアを初期化する（Ａ５０３）。
【００３９】
ここで、モチーフ配列探索手段２２によるモチーフ配列候補の生成の方法（Ａ５０３）の一例について、説明する。セットされるモチーフ配列候補は、四種類の塩基（ＲＮＡならばＡ、Ｃ、Ｇ及びＵ）に、ミスマッチの「．」を加えた五種類の文字の組み合わせで表現される。このように表現されるモチーフ配列候補は、例えばモチーフ配列の候補をモチーフ配列長桁の５進数、及びその１０進数表現によって表現し、その中から許容するミスマッチの数を上回るミスマッチを含む配列を調査対象外とすることにより、モチーフ配列候補の網羅的な探索を実現する。なお、ミスマッチとは、Ａ、Ｃ、Ｇ及びＵのいずれの塩基を取り得るものと解してもよいし、トランケートされたものと解してもよい。また、Ａ、Ｃ、Ｇ及びＵ並びにトランケートされたものを任意で組み合わせた、例えば、ＧとＣや、ＡとＵなどと解してもよい。
【００４０】
次に、モチーフ配列探索手段２２は、モチーフ配列候補のセットとスコアの初期化とが終わると、モチーフ配列の最初の探索対象として、最初の核酸分子の塩基配列の最初の配列構造に由来する最初の一本鎖領域をセットする（Ａ５０４）。
【００４１】
次に、モチーフ配列探索手段２２は、セットされた最初のモチーフ配列候補が最初にセットされた一本鎖領域と一致するかどうかを判断する（Ａ５０５）。最初にセットされたモチーフ配列候補が最初にセットされた一本鎖領域と一致すると判断した場合、モチーフ配列探索手段２２は、この一致したモチーフ配列候補のスコアに、この最初の一本鎖領域に由来する核酸分子の塩基配列が有する評価値を加算する（Ａ５０６）。その後、モチーフ配列探索手段２２は、最初にセットした一本鎖領域に対応する塩基配列以外に未探索の核酸分子の塩基配列が存在するかどうかを判断する（Ａ５０８）。未探索の核酸分子の塩基配列がある場合、モチーフ配列探索手段２２は、この未探索の核酸分子の塩基配列に対応する最初の一本鎖領域をセットし（Ａ５０９）、ステップＡ５０５において、上述と同様の判断を行い、以下のステップを行う。
【００４２】
ステップＡ５０５において、モチーフ配列探索手段２２が最初にセットされたモチーフ配列候補が最初にセットされた一本鎖領域と一致しないと判断した場合、モチーフ配列探索手段２２は、最初にセットした一本鎖領域に由来する核酸分子の塩基配列において未探索の一本鎖領域があるかどうかを判断する（Ａ５０７）。未探索の一本鎖領域があると判断した場合、モチーフ配列探索手段２２は、この未探索の一本鎖領域をセットし（Ａ５１０）、最初にセットしたモチーフ配列候補とここでセットした未探索の一本鎖領域とが一致するかどうかを判断し（Ａ５０５）、以下のステップを行う。
【００４３】
このように、モチーフ配列探索手段２２は、未探索のモチーフ配列候補も、未探索の一本鎖領域も存在しなくなるまで、ステップＡ５０５、Ａ５０６、Ａ５０８及びＡ５０９の一連のステップ並びにステップＡ５０５、Ａ５０７及びＡ５１０の一連のステップを行う。未検索の一本鎖領域がないと判断し（Ａ５０７の「いいえ」に相当）、且つ未検索の塩基配列がないと判断すると（Ａ５０８の「いいえ」に相当）、モチーフ配列探索手段２２は、ステップＡ５１１以下のステップを行う。
【００４４】
ステップＡ５１１において、モチーフ配列探索手段２２は、ここで探索されて得たモチーフ配列候補のスコアが、規定値記憶部３１に記憶された最大スコアよりも大きいかどうかを判断する（Ａ５１１）。モチーフ配列候補のスコアが最大スコアよりも大きいと判断すると、モチーフ配列探索手段２２は、規定値記憶部３１に記憶されているこの時の最大スコアを書き換えるとともに、このモチーフ配列候補をモチーフ配列としてモチーフ配列記憶部３５に記憶する（Ａ５１２）。モチーフ配列候補のスコアが最大スコアよりも大きくないと判断されると、モチーフ配列探索手段２２は、このスコアが最大スコアと同じ値であるかどうかを判断する（Ａ５１３）。スコアが同じ値であると判断すると、モチーフ配列探索手段２２は、このモチーフ配列候補をモチーフ配列のひとつとしてモチーフ配列記憶部３５に記憶する。なお、この場合、規定値記憶部３１に記憶されている最大スコアは、更新されることはない。
【００４５】
ステップＡ５１２若しくはＡ５１４が終了し、又はステップＡ５１３において、スコアが最大スコアと同じ値ではないと判断すると、モチーフ配列探索手段２２は、Ａ５０３で生成した全てのモチーフ配列候補について、探索が終了したかを判断する（Ａ５１５）。全てのモチーフ配列候補の探索が終了していないと判断すると、モチーフ配列探索手段２２は、次のモチーフ配列候補をセットするとともに、このモチーフ配列候補のスコアが初期化され、Ａ５０４以下のステップが行われ、全てのモチーフ配列候補の探索が終了していると判断されると、モチーフ配列候補の探索は、終了する。
【００４６】
また、ステップＡ５は、各配列の一本鎖領域を並べてマルチプルアラインメントを行った後に、特に保存されている領域に対してＰＷＭ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｍａｔｒｉｘ）を作成し、ステップＡ５で得た各一本鎖領域について、末端からの何残基目にどの塩基が出現するかを計数したカウントに、規定値記憶部３１に記憶されている評価値などの規定値を重み付けすることによってモチーフ配列を得てもよい。このようにステップＡ５を行う場合、例えば、下記式に従って、各塩基の特定の位置におけるウェイトとして算出して行ってもよい。
【００４７】
ウェイトｉ，ｊ＝ｌｎ（（（ｎｉ，ｊ＋ｐｉ）／（Ｎ＋１））／ｐｉ）
ｎｉ，ｊ：各一本鎖領域について塩基ｉが位置ｊに出現する回数
ｐｉ：塩基ｉについての事前確率（ｐｒｉｏｒｉ  ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）
Ｎ：検討する一本鎖領域の数
【００４８】
なお、このマルチプルアラインメントを行って正確にアラインメントされた配列が得られた場合、ＰＷＭで表現されるひとつのモチーフ配列が得られるのみであるところ、比較的高速で処理を行うことが可能である。
【００４９】
このようにしてステップＡ１からＡ５までが終了すると、本発明による塩基配列の同定方法の各工程は終了し、標的物質に親和性を有する核酸分子の塩基配列に含まれるモチーフ配列が同定される。また、このモチーフ配列に対応する最大スコアが得られる。これらを含めた全ての情報は、出力装置４に出力される。
【００５０】
従って、本発明による塩基配列の同定方法、塩基配列の同定装置及び塩基配列の同定プログラムによると、標的物質に親和性を有する核酸分子の塩基配列に含まれるモチーフ配列が同定されるとともに、このモチーフ配列に対応する最大スコアが得られる。ここで得られる最大スコアは、モチーフ配列と標的物質との親和性の高さを示す指標と考えられ、この最大スコアに対応するモチーフ配列は、標的物質に対して高い親和性を有する分子種として有用であると考えられる。なお、その時点での最大スコアよりも大きなスコアを有するモチーフ配列が見出されると、最大スコアは、随時更新され、最終的に、ひとつの最大スコアに対応するモチーフ配列のみが出力されるように述べてきたが、それぞれのモチーフ配列に対応するスコアをモチーフ配列記憶部３５に記憶しておき、スコアの順に各モチーフ配列を整列したものを、標的物質に対して親和性の大小を比較した配列として、同定してもよい。
【００５１】
＜本発明による核酸分子の二次構造取得方法、核酸分子の二次構造取得装置及び核酸分子の二次構造取得プログラム＞
（本発明による核酸分子の二次構造取得装置の構成及び各構成の機能等）
次に、図１ｂを参照しながら、本発明による核酸分子の二次構造取得装置の構成について説明する。図１ｂは、本発明による核酸分子の二次構造取得装置の概略図である。本発明による核酸分子の二次構造取得装置は、上述の本発明による塩基配列の同定装置と同様に、入力装置１と、データ処理装置２と、記憶装置３と、出力装置４とを有する。本発明による核酸分子の二次構造取得装置において、データ処理装置２は、上述の一本鎖領域抽出手段２１及びモチーフ配列探索手段２２に加えて、概要構造取得手段２３を有する。また、本発明による核酸分子の二次構造取得装置において、記憶装置３は、規定値記憶部３１、配列記憶部３２、配列構造記憶部３３、一本鎖領域記憶部３４及びモチーフ配列記憶部３５を有する。
【００５２】
なお、一本鎖領域抽出手段２１及びモチーフ配列探索手段２２、並びに規定値記憶部３１、配列記憶部３２、配列構造記憶部３３、一本鎖領域記憶部３４及びモチーフ配列記憶部３５については、上述と同様の機能を有することから、ここでは説明を省略する。
【００５３】
本発明による核酸分子の二次構造取得装置において、データ処理装置２には、概要構造取得手段２３が含まれる。概要構造取得手段２３は、まず、配列記憶部３２から各塩基配列の情報を、配列構造記憶部３３からこの塩基配列に対応する二次構造などの配列構造の情報を、一本鎖領域記憶部３４からこの配列構造に対応する一本鎖領域の情報を、モチーフ配列記憶部３５からこの塩基配列に対応するモチーフ配列の情報を、それぞれ取り出す。次に、概要構造取得手段２３は、各塩基配列の各一本鎖領域がモチーフ配列と一致するどうかの探索を行い、モチーフ配列と一致する一本鎖領域を検出する。モチーフ配列と一致する一本鎖領域が存在する塩基配列については、その塩基配列の情報とこの塩基配列に対応する配列構造の情報とを参照して、このモチーフ配列と一致する一本鎖領域と、この一本鎖領域の両端に位置するステム構造とに基づいて、核酸分子の二次構造を概要構造として取得して、この概要構造を出力装置４に出力する。この際、概要構造取得手段２３は、このモチーフ配列に一致する一本鎖領域が含まれる核酸分子の塩基配列の二次構造から、この一本鎖領域とこの一本鎖領域の両端に位置するステム構造とを中心とした塩基に対応する塩基配列の概要構造を取得して、出力してもよい。また、概要構造取得手段２３は、このモチーフ配列に一致する一本鎖領域が含まれる核酸分子の塩基配列の二次構造から、このモチーフ配列と、このモチーフ配列に一致する一本鎖領域の両端に位置するステム構造とを中心とした塩基に対応する塩基配列の概要構造を取得して、この概要構造を出力装置４に出力してもよい。
【００５４】
なお、概要構造取得手段２３により対象となる核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程において、「一本鎖領域とこの一本鎖領域の両端に位置するステム構造とを中心とした塩基」と規定する「中心」とは、取得される概要構造において、この一本鎖領域とこのステム構造とからなる領域がこの概要構造において左右対称な位置に存在する場合を含め、この領域がこの概要構造において、およそ中心部分に位置することを意図するものである。従って、本発明において、取得される概要構造は、一本鎖領域とこの一本鎖領域の両端に位置するステム構造を構成する塩基とに基づく限り、特に限定されるものではなく、上記「中心」は、取得される概要構造の一態様を意図するものである。
【００５５】
（本発明による核酸分子の二次構造取得方法及び核酸分子の二次構造取得プログラムの各工程、並びに本発明による核酸分子の二次構造取得装置の動作等について）
【００５６】
次に、図１ｂ、図３ｂ、図６等を参照して、本発明による核酸分子の二次構造取得方法及び核酸分子の二次構造取得プログラムの各工程、並びに本発明による核酸分子の二次構造取得装置の動作等について詳細に説明する。なお、図３ｂに記載のステップＡ１〜Ａ５、図３ｂのステップＡ４に対応する図４のステップＡ４１〜Ａ４９及び図３ｂのステップＡ５に対応する図５のステップＡ５０１〜Ａ５１５の各ステップは、上述の本発明による塩基配列の同定方法等でした説明と同様であるので、重複を避けるため、ここでは、割愛する。従って、以下、ステップＡ６以降のステップについて、説明する。
【００５７】
ステップＡ６において、概要構造取得手段２３を用いて、ステップＡ１〜Ａ５で得たモチーフ配列を含む塩基配列の二次構造を、概要構造として検出する（Ａ６）。この概要構造の取得について、図６を参照して、説明する。
【００５８】
図６は、概要構造取得の概要を示すフローチャートである。概要構造取得手段２３は、まず、配列記憶部３２から塩基配列（元配列）の情報を、配列構造記憶部３３からこの元配列の配列構造の情報を、一本鎖領域記憶部３４からその配列構造に対応する一本鎖領域の情報を、モチーフ配列記憶部３５からこの塩基配列から同定されたモチーフ配列の情報を、それぞれ取り出す（Ａ６１）。次に、概要構造取得手段２３は、最初のモチーフ配列及び最初の元配列の最初の一本鎖領域をセットし（Ａ６２）、この一本鎖領域とこのモチーフ配列とが一致するかどうかを判定する（Ａ６３）。
【００５９】
Ａ６３において概要構造取得手段２３がモチーフ配列が一本鎖領域と一致すると判断した場合、概要構造取得手段２３は、モチーフ配列と一致する一本鎖領域を検出したことになる。次に、概要構造取得手段２３は、この一本鎖領域に対応する元配列とこの元配列に対応する配列構造とを参照して、このモチーフ配列と一致する一本鎖領域と、この一本鎖領域を形成するのに必要なステム構造（つまり、この一本鎖領域の両端に位置する塩基からなるステム構造）とを中心とした塩基に対応する二次構造などの概要構造を、元配列の配列構造から取得する（Ａ６４）。この概要構造は、ステップＡ６３で取得される概要構造である。また、概要構造取得手段２３は、この概要構造を出力装置４に出力する（Ａ６４）。
【００６０】
なお、Ａ６４において、概要構造取得手段２３は、概要構造として、モチーフ配列と一致する一本鎖領域を、このモチーフ配列に置き換えて、取得してもよい。つまり、Ａ６４において、概要構造取得手段２３は、モチーフ配列と一致すると判断された一本鎖領域に対応する元配列とこの元配列に対応する配列構造とを参照して、この元配列の概要構造から、モチーフ配列と一致すると判断された一本鎖領域と、この一本鎖領域を形成するのに必要なステム構造とを中心とした塩基に対応する元配列の概要構造を取得し、この概要構造の一本鎖領域に該当する領域をモチーフ配列と置き換えたものを概要構造として、取得してもよい。
【００６１】
Ａ６４における出力が終わった後、又はＡ６３においてモチーフ配列と一致する一本鎖領域がないと判断した場合、概要構造取得手段２３は、元配列に未探索の一本鎖領域があるかどうかがを判断する（Ａ６５）。未探索の一本鎖領域があった場合、概要構造取得手段２３は、新しい一本鎖領域を探索対象としてセットし（Ａ６６）、上述と同様にして、ステップＡ６３以下のステップを行う。未探索の一本鎖領域がないと判断した場合、概要構造取得手段２３は、今度は未探索の元配列があるかどうかを判定する（Ａ６７）。未探索の元配列があった場合、概要構造取得手段２３は、未探索の元配列の最初の一本鎖領域を探索対象としてセットし（Ａ６８）、その配列にモチーフがあるかどうかを判断する（Ａ６３）。未探索の元配列がないと判断した場合、概要構造取得手段２３は、未探索のモチーフ配列があるかどうかを判定する（Ａ６９）。未探索のモチーフ配列があった場合、概要構造取得手段２３は、この未探索のモチーフ配列と最初の元配列の最初の一本鎖領域を探索対象としてセットし（Ａ６２）、以下同様の手順を繰り返す。この手順は未探索のモチーフ配列が存在する限り繰り返され、未探索のモチーフ配列が無くなった段階で、概要構造を取得する工程は、終了する。
【００６２】
このようにしてステップＡ１からＡ６までが終了すると、本発明による核酸分子の二次構造取得方法の各工程は終了し、標的物質に親和性を有する核酸分子の塩基配列に含まれるモチーフ配列を含む核酸分子の二次構造を取得する。
【００６３】
従って、本発明による核酸分子の二次構造取得方法、核酸分子の二次構造取得装置及び核酸分子の二次構造取得プログラムによると、標的物質に親和性を有する核酸分子の塩基配列に含まれるモチーフ配列を含む核酸分子の二次構造を取得し得る。この二次構造を元に、標的物質に親和性を有する最小の構造物を効率よく合成することが可能となる。
【００６４】
＜その他の構成＞
次に、本発明において、その他の構成について説明する。
【００６５】
（二次構造予測手段）
本発明において、データ処理装置２は、核酸分子の塩基配列においてステム構造を形成し得る塩基を予測する機能を有する二次構造予測手段２４を有してもよい。つまり、二次構造予測手段２４は、入力装置１で入力された核酸分子の塩基配列を構成する各塩基のうち、ＡとＵや、ＧとＣといった相補的な塩基対（ステム構造）を形成し得る塩基を予測する。また、二次構造予測手段２４は、このように予測された塩基に基づいて、核酸分子の塩基配列において取り得る二次構造などの配列構造を予測してもよい。これら、二次構造予測手段２４によって予測される二次構造などの配列構造に関する情報は、配列構造として、配列構造記憶部３３に記憶される。従って、本発明において、核酸分子の塩基配列に対応する二次構造の結果などの配列構造を入力装置１から入力する代わりに、二次構造予測手段２４で得られる配列構造の情報を用いてもよい。なお、二次構造予測手段２４を用いた上述の工程は、ステップＡ２に代えて行う工程であって、ステップＡ４の工程までに行えばよい。
【００６６】
（ランダム領域抽出手段）
本発明において、データ処理装置２は、一本鎖領域抽出手段２１に代えて、核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出するランダム領域抽出手段２５を有してもよい。つまり、上述したように、一本鎖領域抽出手段２１は、入力装置１で入力された核酸分子の塩基配列からステム構造を形成し得る塩基を除外して一本鎖領域を抽出していたが、ランダム領域抽出手段２５を用いる場合は、入力された核酸分子の塩基配列からステム構造を形成し得る塩基を除外することなく、入力された核酸分子の塩基配列の全領域をモチーフ配列の探索対象とすることとなる。従って、一本鎖領域抽出手段２１に代えてランダム領域抽出手段２５を用いる場合、本発明による塩基配列の同定方法及び核酸分子の二次構造取得方法は、以下の通りとなる。
【００６７】
つまり、本発明による塩基配列の同定方法は、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出する工程と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を有することを特徴とするものである。
【００６８】
また、本発明による核酸分子の二次構造取得方法は、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得方法であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出する工程と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
前記モチーフ配列に一致する前記ランダム領域に基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を有することを特徴とするものである。
【００６９】
この場合、「前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程」については、「一本鎖領域」を「ランダム領域」と読み替えてモチーフ配列探索手段２２を用いた工程を行えばよい。
【００７０】
また、「前記モチーフ配列に一致する前記ランダム領域に基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程」については、「一本鎖領域」を「ランダム領域」と読み替えて概要構造取得手段２３を用いた工程を行えばよい。概要構造取得手段２３を用いてこの工程を行う場合、「概要構造」は、ランダム領域を構成する各塩基が核酸分子の塩基配列の二次構造などの配列構造においてどの部位に存在するかによって、適宜設定されればよい。例えば、ランダム領域を構成する各塩基が、核酸分子の塩基配列の配列構造においてステム構造以外のループ領域などの一本鎖領域を構成する場合、概要構造は、このランダム領域を含む一本鎖領域と、この一本鎖領域を形成するのに必要なステム構造とを中心とした塩基に対応する二次構造として取得されてもよい。また、ランダム領域を構成する各塩基が、核酸分子の塩基配列の配列構造においてステム構造を構成する塩基に該当する場合、概要構造は、このステム構造を構成する塩基に対応する二次構造として取得されてもよく、或いはこのステム構造を構成する塩基とこの塩基に相補的な塩基とに対応する二次構造として取得されてもよい。さらに、ランダム領域を構成する各塩基が、核酸分子の塩基配列の配列構造においてステム構造以外のループ領域などの一本鎖領域を構成する塩基とこの一本鎖領域を形成するのに必要なステム構造を構成する塩基とにまたがる場合、このランダム領域を含む一本鎖領域と、この一本鎖領域を形成するのに必要なステム構造とのみからなる塩基に対応する二次構造として取得されてもよい。従って、これらのいずれの場合であっても、概要構造として取得される核酸分子の二次構造には、モチーフ配列が含まれることとなる。
【００７１】
さらに、一本鎖領域抽出手段２１に代えてランダム領域抽出手段２５を用いる場合、本発明による塩基配列の同定装置及び核酸分子の二次構造取得装置、並びに本発明による塩基配列の同定プログラム及び核酸分子の二次構造取得プログラムは、以下の通りとなる。
【００７２】
つまり、本発明による塩基配列の同定装置は、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定装置であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出するランダム領域抽出手段と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；
を有することを特徴とするものである。
【００７３】
また、本発明による核酸分子の二次構造取得方法は、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得装置であって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出するランダム領域抽出手段と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索するモチーフ配列探索手段と；
前記モチーフ配列に一致する前記ランダム領域に基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する概要構造取得手段と；
を有することを特徴とするものである。
【００７４】
一方、本発明による塩基配列の同定プログラムは、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列の同定プログラムであって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出する工程と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
を実行することを特徴とするものである。
【００７５】
また、本発明による核酸分子の二次構造取得プログラムは、
標的物質への親和性を有する核酸分子の塩基配列のうち、前記親和性の発現に必要な塩基配列を含む核酸分子の二次構造取得プログラムであって：
前記核酸分子の塩基配列から、ランダム領域を抽出する工程と；
前記ランダム領域から、前記親和性の評価値に基づいて、モチーフ配列を探索する工程と；
前記モチーフ配列に一致する前記ランダム領域に基づいて、前記核酸分子の二次構造から概要構造を取得する工程と；
を実行することを特徴とするものである。
【実施例】
【００７６】
次に、本発明における実施例について、具体例を参照して説明する。
【００７７】
（実施例１）
まず、入力装置１より、図７の配列（配列１、配列番号１）及びその構造（構造１−１及び構造１−２）が入力されたとすると、これらの情報は、それぞれ、配列記憶部３２及び配列構造記憶部３３に記憶され（Ａ１、Ａ２、Ａ３）、あらかじめ記憶されていた規定値の初期値と共に一本鎖領域抽出手段２１に渡される。
【００７８】
一本鎖領域抽出手段２１は、まず、一本鎖領域の最初の抽出対象として配列１（配列番号１）及び構造１−１をセットし（Ａ４１）、プライマー領域に相当する塩基を除去した後（Ａ４２、Ａ４３）、配列中の塩基対を形成する塩基（各構造の「（」及び「）」で示した箇所に対応する塩基）を空白に置換し（Ａ４４）、結果として一本鎖領域１−１（図８、配列番号３）を一本鎖領域記憶部３４に記憶する（Ａ４５）。配列１には構造１−１と構造１−２という二種類の構造が入力されているので、次に、配列１と構造１−２がセットされ（Ａ４６、Ａ４７）、構造１−１のときと同様にして、一本鎖領域１−２（図８、配列番号３）を一本鎖領域記憶部３４に記憶する。これで配列１については全ての構造で一本鎖領域を抽出したことになる。次に、配列２（図７、配列番号２）について、先ほどと同様の処理が行われ（Ａ４８、Ａ４９）、結果として一本鎖領域２−１（図８、配列番号４）、一本鎖領域２−２（図８、配列番号４）が一本鎖領域記憶部３４に記憶される。この操作が終わった後、一本鎖領域記憶部３４には、図８のような一本鎖領域がそれぞれ記憶されていることになる。
【００７９】
モチーフ配列探索手段２２は、一本鎖領域記憶部３４に記憶されている一本鎖領域の情報、及び規定値記憶部３１に記憶されている規定値の情報を取り出す（Ａ５０１、Ａ５０２）。この際、規定値として記憶されている探索するモチーフ配列の長さは４、許容するミスマッチの個数は１、最大スコアの初期値が０．１、配列１及び配列２の標的物質に対する結合力の評価値がそれぞれ１であるとする。するとまず、モチーフ配列探索手段２２は、最初のモチーフ配列候補として「ＡＡＡＡ」をセットし、このモチーフ配列候補のスコアを０に初期化した後（Ａ５０３）、最初の一本鎖領域として一本鎖領域１−１をセットする（Ａ５０４）。一本鎖領域１−１には、セットした最初のモチーフ配列候補と一致する一本鎖領域「ＡＡＡＡ」が存在するため、配列１の結合力の評価値である１が、このモチーフ配列候補のスコアに加算される（Ａ５０５、Ａ５０６）。配列１には、モチーフ配列候補が存在することが分かったため、配列１の未探索の一本鎖領域１−２についてはモチーフ候補の探索は行われない。次の探索領域としては、配列２の最初の一本鎖領域である一本鎖領域２−１がセットされる（Ａ５０８、Ａ５０９）。一本鎖領域２−１には最初にセットしたモチーフ配列候補「ＡＡＡＡ」が存在しないため（Ａ５０５の「いいえ」に相当）、今度は配列２の未探索の一本鎖領域である一本鎖領域２−２をセットする（Ａ５０５、Ａ５０７、Ａ５１０）。同様にして、一本鎖領域２−２にもモチーフ配列候補「ＡＡＡＡ」が存在せず、未探索の配列も残っていないため、スコアの判定に入る（Ａ５０８、Ａ５１１、Ａ５１３）。このときのモチーフ配列候補「ＡＡＡＡ」のスコアは１であり、現在の最大スコアである０．１よりもスコアが高いため、最大スコアとして１が規定値記憶部３１に記憶され、モチーフ配列として「ＡＡＡＡ」がモチーフ配列記憶部３５に記憶される（Ａ５１２）。この後、新たなモチーフ配列候補として「ＡＡＡＣ」がセットされ、このモチーフ配列候補のスコアが０に初期化され、最初の一本鎖領域１−１がセットされる（Ａ５１５、Ａ５０３、Ａ５０４）。以下、上述と同様の処理が行われ、規定値の条件に適合する全てのモチーフ配列のパターンについての評価が終了するまで繰り返される（Ａ５１５）。今回の場合、最終的にモチーフ配列としてモチーフ配列記憶部３５に記憶されるモチーフ配列候補は、全通りの中で唯一スコアが２になる「Ａ．ＡＡ」（配列番号５）である。このようにして、核酸分子の各塩基配列（配列１及び２）に含まれるモチーフ配列が取得される。
【００８０】
（実施例２）
次に、概要構造取得手段２３は、実施例１で得た、配列、構造、一本鎖領域、モチーフの各情報をそれぞれ配列記憶部３２、配列構造記憶部３３、一本鎖領域記憶部３４、モチーフ配列記憶部３５から取り出し（Ａ６１）、モチーフ配列「Ａ．ＡＡ」と、最初の一本鎖領域である一本鎖領域１−１とをセットする（Ａ６２）。一本鎖領域１−１にはモチーフ配列「Ａ．ＡＡ」が存在するため、一本鎖領域１−１に対応する配列１と構造１−１に対して、モチーフ配列を含むループ部位及びそのループ部位を形成するのに必要なステム構造を中心として形成される二次構造（概要構造）を出力装置４に出力する。具体的には、構造１−１については図９のような概要構造（この概要構造の塩基配列は、配列番号６）が出力される（Ａ６３、Ａ６４）。以下、同様にして、全ての配列の全ての一本鎖領域についてモチーフ配列「Ａ．ＡＡ」が存在するかどうかの判定が行われ、モチーフ配列が存在するものについてはその概要構造が出力装置４に出力される。さらに、配列番号６に記載の配列に対応する概要構造における配列番号１に対応する塩基を、モチーフ配列「Ａ．ＡＡ」に置き換えたものを、概要構造として出力する。
【００８１】
（実施例３）
配列番号７に示す配列（７４残基）について、上記の本発明による核酸分子の二次構造取得方法に従って、配列番号８に示す配列（４０残基）の概要構造を取得した。この配列番号７及び８に示す配列について、ＢＩＡＣＯＲＥ３０００を用いた結合アッセイを実施した。その結果を図１０に示す。図１０によると、Ｒｍａｘ、Ｋｄ値共に、配列番号８に示す配列の方が、配列番号７に示す配列よりも、アプタマーとしての結合力が高いことを示す値が得られた。このことは、本発明がアプタマーの概要構造を取得する上で極めて有効であることを示すものである。
【００８２】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、ＳＥＬＥＸ法によって取得されたアプタマーの冗長部位を削る、重要部位を抽出するプロセスなどに用いることができると考えられる。本発明によれば、従来は実験的手法のみであったアプタマー重要部位抽出のプロセスに、情報学的なアプローチをかけることができる。これは従来の実験的手法と組み合わせることによってより厳密な重要部位抽出方法としてもよいし、本発明を実験的手法の代わりに用いることによって労力の縮小としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１ａ】本発明による塩基配列の同定装置の概略図である。
【図１ｂ】本発明による核酸分子の二次構造取得装置の概略図である。
【図２】塩基対と、一本鎖領域とを有する塩基配列の例である。
【図３ａ】本発明による塩基配列の同定方法の概要を示すフローチャートである。
【図３ｂ】本発明による核酸分子の二次構造取得方法の概要を示すフローチャートである。
【図４】一本鎖領域抽出の概要を示すフローチャートである。
【図５】モチーフ配列探索の概要を示すフローチャートである。
【図６】概要構造取得の概要を示すフローチャートである。
【図７】核酸分子及びその構造の一例である。
【図８】図７に示した配列１及び配列２についての一本鎖領域の例である。
【図９】図７の配列１について取得される概要構造の例である。
【図１０】ＩｇＧに対して取得されたアプタマーと、本発明によって得られたその概要構造との結合力の比較である。
【符号の説明】
【００８５】
１      入力装置
２      データ処理装置
３      記憶装置
４      出力装置
２１    一本鎖領域抽出手段
２２    モチーフ配列探索手段
２３    概要構造取得手段
２４    二次構造予測手段
２５    ランダム領域抽出手段
３１    規定値記憶部
３２    配列記憶部
３３    配列構造記憶部
３４    一本鎖領域記憶部
３５    モチーフ配列記憶部
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
2008102675.tif 000006
【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【配列表】
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