(57)【要約】【課題】対象となる塩基配列を用いて新規遺伝子を作製する。【解決手段】塩基配列に関する情報を格納したデータベースを用いて対象の塩基配列との相同性検索を行い、当該対象の塩基配列と相同性の有る塩基配列を同定する第１工程と、第１工程の結果として同定された塩基配列と、上記対象の塩基配列とをアセンブルして伸長塩基配列を構築する第２工程とを備え、上記伸長塩基配列を上記対象の塩基配列として第１工程及び第２工程を、第１工程で相同性の有る塩基配列が同定されなくなるまで繰り返し行い、最終的に構築された伸長塩基配列を新規遺伝子とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基配列に関する情報を格納したデータベースを用いて対象の塩基配列との相同性検索を行い、当該対象の塩基配列と相同性の有る塩基配列を同定する第１工程と、
第１工程の結果として同定された塩基配列と、上記対象の塩基配列とをアセンブルして伸長塩基配列を構築する第２工程とを備え、
上記伸長塩基配列を上記対象の塩基配列として第１工程及び第２工程を、第１工程で相同性の有る塩基配列が同定されなくなるまで繰り返し行い、最終的に構築された伸長塩基配列から新規遺伝子を同定することを特徴とする新規遺伝子の作製方法。
【請求項２】
上記データベースは、塩基配列と当該塩基配列に関する注釈情報とを関連付けて格納したものであることを特徴とする請求項１記載の新規遺伝子の作製方法。
【請求項３】
上記第１工程では、対象の塩基配列における両末端を含む領域の配列と、上記データベースに格納されている塩基配列における両末端を含む領域の配列との間で相同性検索を行うことを特徴とする請求項１記載の新規遺伝子の作製方法。
【請求項４】
上記第１工程では、上記対象の塩基配列の末端部分３０ｂｐ以上の範囲で９０％以上の類似度を閾値として相同性検索を行うことを特徴とする請求項１記載の新規遺伝子作製方法。
【請求項５】
得られた新規遺伝子の塩基配列に基づいて、当該新規遺伝子に関する機能関連情報を検索し、新規遺伝子の機能関連情報を同定することを特徴とする請求項１記載の新規遺伝子の作製方法。
【請求項６】
塩基配列に関する情報を格納したデータベースを用いて対象の塩基配列との相同性検索を行い、当該対象の塩基配列と相同性の有る塩基配列を同定する第１ステップと、
第１工程の結果として同定された塩基配列と、上記対象の塩基配列とをアセンブルして伸長塩基配列を構築する第２ステップとを備え、
上記伸長塩基配列を上記対象の塩基配列として第１工程及び第２工程を、第１工程で相同性の有る塩基配列が同定されなくなるまで繰り返し行い、最終的に構築された伸長塩基配列から新規遺伝子を同定することを特徴とする新規遺伝子の作製プログラム。
【請求項７】
上記データベースは、塩基配列と当該塩基配列に関する注釈情報とを関連付けて格納したものであることを特徴とする請求項６記載の新規遺伝子の作製プログラム。
【請求項８】
上記第１ステップでは、対象の塩基配列における両末端を含む領域の配列と、上記データベースに格納されている塩基配列における両末端を含む領域の配列との間で相同性検索を行うことを特徴とする請求項６記載の新規遺伝子の作製プログラム。
【請求項９】
上記第１ステップでは、上記対象の塩基配列の末端部分３０ｂｐ以上の範囲で９０％以上の類似度を閾値として相同性検索を行うことを特徴とする請求項６記載の新規遺伝子の作製プログラム。
【請求項１０】
得られた新規遺伝子の塩基配列に基づいて、当該新規遺伝子に関する機能関連情報を検索し、新規遺伝子の機能関連情報を同定することを特徴とする請求項６記載の新規遺伝子の作製プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ｃＤＮＡとして得られたＤＮＡ断片の塩基配列を用いた新規遺伝子の作製方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ヒトゲノムプロジェクトや、イネゲノムプロジェクトなどに代表されるように、動物および植物の特性を遺伝子レベルで解明しようとした研究開発の動きが活発となっている。これは、それぞれの生物の持つ特徴を遺伝子レベルの配列と対応づけることにより、人間にとって有用な機能を別の生物体内に発生させることが、遺伝子組み替え技術の確立によって実現可能となることが理解され始めたからである。
【０００３】
従来から、遺伝子配列の構造の解析は一部で進められており、これらの既に解析された遺伝子配列の情報は、データベースに登録されて、共通に利用可能なように提供されている。一般の研究者が、このようなデータベースにアクセスすることにより遺伝子配列の情報が利用できる。このような遺伝子配列のデータベースとしては、例えば、米国におけるＧｅｎＢａｎｋ、欧州におけるＥＭＢＬ、日本国における国立遺伝学研究所などの遺伝子データベースがある。
【０００４】
このような遺伝子データベースを用いることによって、研究者は、実験によって決定した遺伝子配列の生体内における機能を推定したり、同種の配列を有する生体をグルーピングすることにより遺伝系統樹を作成したりできる。また、実験によって決定した遺伝子配列の配列そのものの構造および遺伝子情報が、既に発見済のものであるか否かなどを知ることを目的として遺伝子データベースを用いることができる。
【０００５】
ところで、実験によって得られたｃＤＮＡの塩基配列を決定した後に、上述したように遺伝子データベースを用いて既知の塩基配列と相同性等を検索することによって有用な情報を得ることができる。しかしながら、実験等によって得られたｃＤＮＡの塩基配列に基づいて、有益な情報を導き出すような方法等に関しては何ら開発されていないのが実状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上述したような実状に鑑み、対象となる塩基配列を用いて新規遺伝子を作製する方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成した本発明は、以下を包含する。
塩基配列に関する情報を格納したデータベースを用いて対象の塩基配列との相同性検索を行い、当該対象の塩基配列と相同性の有る塩基配列を同定する第１工程と、
第１工程の結果として同定された塩基配列と、上記対象の塩基配列とをアセンブルして伸長塩基配列を構築する第２工程とを備え、
上記伸長塩基配列を上記対象の塩基配列として第１工程及び第２工程を、第１工程で相同性の有る塩基配列が同定されなくなるまで繰り返し行い、最終的に構築された伸長塩基配列から新規遺伝子を同定することを特徴とする新規遺伝子の作製方法。
【０００８】
上記作製方法では、塩基配列と当該塩基配列に関する注釈情報とを関連付けて格納したデータベースを用いることができる。また、上記作製方法における上記第１工程では、対象の塩基配列における両末端を含む領域の配列と、上記データベースに格納されている塩基配列における両末端を含む領域の配列との間で相同性検索を行うことで、当該対象の塩基配列と相同性の有る塩基配列を同定することできる。さらに、上記作製方法における第１工程では、上記対象の塩基配列の末端部分３０ｂｐ以上の範囲で９０％以上の類似度を閾値として相同性検索を行うことができる。さらにまた、上記作製方法では、得られた新規遺伝子の塩基配列に基づいて、当該新規遺伝子に関する機能関連情報を検索し、新規遺伝子の機能関連情報を同定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る新規遺伝子の作製方法は、制御手段、送受信手段及び記憶手段等のハードウェアを備えるコンピュータに、各工程を実行させるプログラムとして実現することができる。また、本発明に係る新規遺伝子の作製方法は、制御手段、送受信手段及び記憶手段等のハードウェアを備えるコンピュータに、各工程を実行させるプログラムを記録した記録媒体として実現することもできる。さらに、本発明に係る新規遺伝子の作製方法は、各工程を実行する制御手段、送受信手段及び記憶手段等のハードウェアを備える情報処理装置として実現することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る新規遺伝子の作製方法を、図面を参照して詳細に説明する。
図１に、新規遺伝子の作製方法のフローチャートを示す。先ず、ステップ１（図１において「Ｓ１」と表記する。以下のステップにおいても同様）では、対象となる核酸断片の塩基配列を決定する。核酸断片とは、ＤＮＡ断片及びｍＲＮＡを含む意味である。また、核酸断片としては、適当な宿主から抽出したｍＲＮＡを元にして逆転写反応により合成したｃＤＮＡを含む意味である。塩基配列を決定する際には、従来公知の手法を用いることができる。当業者であれば、従来公知の手法を適宜使用して、如何なる核酸断片であっても容易に塩基配列を決定することができる。
【００１１】
次に、ステップ２では、ステップ１で得られた塩基配列に基づいて、データベースを検索する。ここで、ステップ２で使用されるデータベースとしては、図２に示すフローチャートに従って作製されたデータベース１０を挙げることができる。データベース１０は、複数の公共データベース１１から抽出した塩基配列データに対して、注釈情報付加工程１２において発現組織情報や発現強度情報等の注釈情報を付加することによって作製される。公共データベース１１としては、利用者にアクセス制限が課せられているものであっても、何ら制約なくアクセスできるものであっても良い。公共データベース１１の具体例としては、米国におけるＮａｔｉｏｎａｌ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　（ＮＣＢＩ）のＵｎｉ−ｇｅｎｅ、ＧｅｎＢａｎｋ、欧州におけるＥＭＢＬ、日本国における国立遺伝学研究所などの遺伝子データベース等を挙げることができる。
【００１２】
ステップ２で使用するデータベースとしては、大学、公的研究機関及び企業等における研究開発の結果、新規に決定した塩基配列或いは誤りを訂正した塩基配列が格納されたものを挙げることができる。データベースとしては、例えば、インターネット等の通信回線網を介して利用者がアクセスできるものを使用してもよい。
【００１３】
また、ステップ２では、対象の核酸断片の末端を含む領域の塩基配列と、データベース１０に格納されている核酸断片の末端を含む領域の塩基配列との間で相同性検索を行うことが好ましい。これにより、ステップ２では、対象の核酸断片の末端を含む領域と、末端を含む領域において相同性を有する塩基配列を同定することができる。検索条件としては、対象の核酸断片の末端部分の３０ｂｐ以上の領域で９０％以上の類似度を示す塩基配列を同定するような設定とすることが好ましい。対象の核酸断片の末端部分の３０ｂｐ以上の領域で９０％未満である場合には、不要な配列が多数検索されてしまうためである。
【００１４】
次に、ステップ３では、ステップ２の検索結果を判断する。具体的にステップ４では、ステップ２の検索の結果、対象の核酸断片の末端を含む領域の塩基配列と、末端を含む領域で相同性を有する核酸断片を同定したか否かを判断する。ステップ３において、相同性を有する核酸断片を同定した場合にはステップ４に進み、相同性を有する核酸断片を同定しなかった場合には処理を終了する。また、複数の配列が候補として上がった場合には、相同性型各、長さが長い配列を選択するような設定とすることが好ましい。
【００１５】
ステップ４では、ステップ２の結果として同定された塩基配列と、上記対象の核酸断片の塩基配列とをアセンブルして伸長塩基配列を構築する。ステップ４において、アセンブルとは、複数の塩基配列断片（例えば、対象の核酸断片とステップ２で同定した核酸断片）について、共通する塩基配列からなる領域を検索し、複数の塩基配列断片を、共通する塩基配列からなる領域同志を重ね合わせることによってより長い塩基配列断片（例えば、伸長塩基配列）として決定することを意味する。このアセンブルに使用するアルゴリズムとしては、特に限定されず、例えばＰｈｒａｐ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｗａｈｉｎｇｔｏｎ）、ＴｒａｎｓｃｒｉｐｔＡｓｓｅｍｂｌｅｒ（Ｐａｒａｃｅｌ社製）、ＭＵＭｅｒ（ＴＩＧＲ）、ＣＡＰ３（Ｐａｒａｃｅｌ社製）、Ｇａｐ４（Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｕｎｃｉｌ，　ＵＫ）等を適宜使用することができる。
【００１６】
ステップ４の後、再びステップ２を実行し、伸長塩基配列に基づいてデータベースを検索する。すなわち、ステップ４の後、ステップ２において、伸長塩基配列を「対象の核酸断片の塩基配列」として同様にデータベースを検索する。その後、再びステップ３においてステップ２の結果を判断する。ステップ３では、ステップ２において伸長塩基配列の末端を含む領域の塩基配列と、末端を含む領域で相同性を有する核酸断片を同定したか否かを判断する。図１に示したフローチャートでは、ステップ２において、伸長塩基配列の末端を含む領域の塩基配列と相同性を有する塩基配列が同定されなくなるまで、ステップ２、３及び４を繰り返し行うこととなる。その結果、対象となる核酸断片は、伸長塩基配列としてより長い配列情報となる。
【００１７】
ステップ２乃至ステップ４に関して、対象となる核酸断片から伸長塩基配列を構築する際の模式図を図３に示す。対象となる核酸断片２０の塩基配列に基づいて、ステップ２において、データベースを検索することにより核酸断片２１、２２を同定する。核酸断片２１、２２は、対象となる核酸断片２０における領域ａ及び領域ｂとそれぞれ相同性を示すものである。ステップ４において、対象となる核酸断片２０、核酸断片２１及び核酸断片２２をアセンブルことによって、第１の伸長塩基配列２３を作製することができる。
【００１８】
次に、第１の伸長塩基配列２３に基づいて、ステップ２において、データベースを検索することにより核酸断片２４、２５を同定する。核酸断片２４、２５は、第１の伸長塩基配列２３における領域ｃ及び領域ｄとそれぞれ相同性を示すものである。ステップ４において、これら第１の伸長塩基配列２３、核酸断片２４及び核酸断片２５をアセンブルことによって、第２の伸長塩基配列２６を作製することができる。なお、図３に示した例は、第２の伸長塩基配列２６の末端を含む領域の塩基配列と相同性のある核酸断片を同定できなかった例である。
【００１９】
すなわち、図３に示した例では、対象となる核酸配列２０から第２の伸長塩基配列を作製することができたことになる。このとき、核酸断片２１、２２、２４及び２５は、図２に示したフローチャートに従って構築されたデータベース１０から同定されたものであり、それぞれ注釈情報が関連付けられている。この場合、第２の伸長塩基配列２６に関しては、核酸断片２１、２２、２４及び２５に関連付けられた注釈情報に基づいて、発現組織情報や発現強度情報等の情報を得ることができる。このように、図１に示したフローチャートによれば、実験等により取得され、塩基配列が決定された核酸断片について、より長鎖の伸長塩基配列とすることができる。
【００２０】
また、得られた伸長塩基配列は、例えばＧｅｎｓｃａｎ（Ｓｔａｎｆｏｒｄ　Ｕｎｉｖ．）、ｆｇｅｎｅｓｈ（Ｓａｎｇｅｒ　Ｃｅｎｔｅｒ）、Ｇｒａｉｌ（Ｏａｋ　Ｒｉｄｇｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）等を使用することによって、新規遺伝子として同定することができる。同定された新規遺伝子については、その塩基配列に基づいて機能関連情報を同定し、所望の機能関連情報を関連付けることもできる。機能関連情報としては、以下に示すように、新規遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列情報、新規遺伝子がコードするタンパク質の相同性情報、新規遺伝子がコードするタンパク質のモチーフ情報、新規遺伝子がコードするタンパク質の細胞内局在性情報等を挙げることができる。
【００２１】
すなわち、想定されたアミノ酸配列に基づいて、既知のタンパク質に関するアミノ酸配列を格納したデータベースを検索し、新規遺伝子に対してアミノ酸配列レベルで相同性の高い既知タンパク質を同定することができる。既知のタンパク質に関するアミノ酸配列を格納したデータベースとしては、公共データベース１１の例示として挙げたデータベースを利用することができる。
【００２２】
また、想定されたアミノ酸配列に基づいて、新規遺伝子に関するモチーフ情報を得ることができる。モチーフとは、共通した機能を有する複数のタンパク質間で保存されている所定のアミノ酸配列を意味する。したがって、モチーフ情報とは、アミノ酸配列に含まれるモチーフを示す情報を意味する。アミノ酸配列に含まれるモチーフは、例えば例えばＰｆａｍ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｗａｈｉｎｇｔｏｎ）、Ｐｒｏｓｉｔｅ（Ｓｗｉｓｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ）等の多数のモチーフを格納したデータベースを用いて検索することができる。
【００２３】
さらに、想定したアミノ酸配列から細胞内局在性情報を予測することもできる。細胞内局在性とは、所定のタンパク質に関して、細胞内に存在する画分（膜、核等）を意味する。したがって、細胞内局在性情報とは、想定したアミノ酸配列を有するタンパク質が存在すると予測される画分を示す情報を意味する。細胞内局在性情報は、例えば、ＰＳＯＲＴ（Ｈｕｍａｎ　Ｇｅｎｏｍｅ　Ｃｅｎｔｅｒ，　ＩＭＳ，　Ｕ．　Ｔｏｋｙｏ，　Ｊａｐａｎ）、ＳＯＳｕｉ（Ｔｏｋｙｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）等のプログラムを用いて得ることができる。
【００２４】
ところで、図１に示したフローチャートは、コンピュータによって実行することができる。コンピュータは、例えば、動作を全て制御するＣＰＵと、プログラムの実行指示等を入力できるキーボード及びマウスと、ディスプレイ装置と、一時的な情報及び書き換え不可能な情報等が記録されるメモリーと、ハードディスク装置等の内部記憶装置とを備える。また、コンピュータは、インターネット等の通信回線網を介して外部のデータベースサーバ等にアクセスするモデムを備えるものであっても良い。
【００２５】
このように構成されたコンピュータは、ステップ２乃至ステップ４を実行するプログラムに従って、塩基配列が決定された対象の核酸断片から新規遺伝子を作製することができる。なお、このとき、上述したステップ２を、インターネットを介して外部のデータベースにアクセスして実行してもよい。また、Ｐｈｒａｐ等のソフトフェアをコンピュータにインストールすることによりステップ４のアセンブルをコンピュータにおいて実行することもできるし、インターネットを介して外部のコンピュータでステップ４のアセンブルを実行することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る新規遺伝子の作製方法によれば、対象の塩基配列から伸長塩基配列を構築することができ、信頼性の高い新規遺伝子を作製することができる。したがって、本発明に係る新規遺伝子の作製方法によれば、対象の塩基配列から有益な情報を導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した新規遺伝子の作製方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】データベースの作製手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示したフローチャートにおけるステップ２乃至ステップ４を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０…データベース、１１…公共データベース、２０…対象となる核酸断片、２１、２２、２４、２５…核酸断片、２６…第２の伸長塩基配列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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