ちょっと整理しておきたいのですが…
Ø 生物情報工学（バイオインフォマティクス）ってなに？
分子生物学研究の結果、大量のDNA配列データが蓄積されてきた。
Gene A: ATGAAGTTTAGACCGATCAGTACT….
Gene B: ATGCAGTACGAAGTACGATAGACAAGT…
新奇遺伝子が見つかった。さて、これは既知のものと同じ機能か否か？
Novel Gene: ATGCAGTACTAAGTTTAGACCGAT….
さらに、ゲノムプロジェクトの進展で大量のDNA配列データが手に入った。
さて、配列が分かってもどこが遺伝子か分からない…。
じゃあ、過去の知見をもとに遺伝子領域を予測しよう！
BLAST、ORF ﬁnder、So9berry/FGENESH

DNAシーケンサーの発達により、ゲノム配列情報がさらに充実。
ゲノムを種間比較して、進化学的な研究をしよう⇒比較ゲノミクス

1ちょっと整理しておきたいのですが…
Ø 生物情報工学（バイオインフォマティクス）ってなに？
古典的な分子生物学
Gene A

Transcripts A

Protein A

Phenotype A2

ちょっと整理しておきたいのですが…
Ø 生物情報工学（バイオインフォマティクス）ってなに？
分子生物学の発展
Gene A

Gene B

Gene C

Gene D

Transcripts A

Transcripts B

Transcripts C

Transcripts D

Protein A

Protein B

Protein C

Protein C

Phenotype A

Phenotype B

Phenotype C

Phenotype D

ゲノム、転写産物、たんぱく質、表現型の各階層内・階層間での複雑な相互作用
一つ一つの要素だけに注目していても、生命現象の本質的な理解には至らない？
木を見て森を見ず？
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ちょっと整理しておきたいのですが…
Ø 生物情報工学（バイオインフォマティクス）ってなに？
オミクス(Omics)- Genomics （ゲノム）- Transcriptomics （転写産物）- Proteomics （タンパク質）- Metabolomics （代謝産物）- Glycomics （糖鎖付加）- Epigenomics （ゲノム修飾）- Phenomics （表現型）

複雑な相互作用ネットワークから成る生命システムを分解せず複雑なネットワークのまま理解する。

データを数理モデルやネットワークモデルに落とし込んで、生命システムを理解したい。
⇒ システムバイオロジー
4

システムバイオロジーの申し子 「KEGG」

Googleで”KEGG”を検索5システムバイオロジーの申し子 「KEGG」

KEGG

京都大学バイオインフォマ
ティクスセンターが管理しているバイオインフォマティクス研
究用データベース。
システムバイオジー的なコンセプトを基にしており、遺伝子間、分子間の相互作用ネットワークに関する情報をデータベース化してある。

“KEGG PATHWAY”をクリック
6

KEGGのコアデータベースKEGG PATHWAY“Plant hormone” をキーワード検索

7

KEGGで植物ホルモンシグナル伝達系を俯瞰する“Plant hormone signal transducSon” のthumbnail imageをクリック

8

イネにおける植物ホルモンシグナル伝達系遺伝子“Reference pathway”のプルダウンメニューから”Oryza saSva japonica (Japanese rice)(RAPDB)”を選択し、”GO”をクリック

9イネのジベレリン受容体

ジベレリンシグナル伝達系のGID1をクリック

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ジベレリン受容体配列を用いてモチーフサーチアミノ酸配列をコピー
11

ジベレリン受容体配列を用いてモチーフサーチ“MOTIF”をクリック
12

ジベレリン受容体配列を用いてモチーフサーチ

アミノ酸配列をペーストして、”Compute”をクリック
13

ジベレリン受容体配列を用いてモチーフサーチ

14

KEGG からモチーフサーチ結果への直接リンク“MoSf”ボタンをクリック

15

KEGG からモチーフサーチ結果への直接リンク

ジベレリン受容体GID1は、加水分解酵素！？

16

ジベレリン受容体GID1は、加水分解酵素！？

ジベレリンを分解することなく、結合による構造変化でシグナルを伝達。

h[p://www.kyoto-u.ac.jp/staSc/ja/news_data/h/h1/news6/2008/081127_1.htm

脂質加水分解酵素リパーゼの基質結合部位に変異が起こり、ジベレリンと結合できるようになった。
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バイオインフォマティクスの真骨頂：比較ゲノミクス

Phytozome
数十の植物種のゲノム情報を統合し、そのゲノム情報を比較する目的に特化したデータベース。

Googleで”Phytozome”を検索

植物種間横断的にBLAST解析を行ったり、とある遺伝子のホモログやパラログを容易に検索できる。
通常のNCBIのBLASTなどに比べて、検索される情報が整理されているので扱いが容易。

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Tools”プルダウンメニューから”BLAST”を選択

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“GO”をクリック④②
GID1アミノ酸配列をペースト①
Oryza sSva v7.0をクリック③“Target type”プルダウンメ
ニューから”Proteome”を選択

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

一番上の”G”ボタンをクリック

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Homolog ﬁlter”をクリック
22

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Save sedngs”をクリック③“Viridiplantae”を２回クリック④①②
右にあげた種名を全てクリック

Embryophyte
Physcomitrella patens v3.0
Tracheophyte
Selaginella moellendorﬃi v1.0
GrassBrachypodium distachyon v2.1
Oryza sa?va v7.0
Zea mays 6aPentapetalae
Solanum tuberosum v3.4
MalvidaePopulus trichocarpa v3.0
Brassicaceae
Arabidopsis thaliana TAIR10
CitrusCitrus sinensis v1.1
Fabidae
Glycine max Wm82.a2.v1 23

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Protein Homologs”タブをクリック

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“View cart”をクリック“Add to cart”をクリック⑤①“RelaSonship”を2回クリック②④“Add to cart”をクリック③“RelaSonship”欄が”1-M”, “1-1”, “M-1”, “MM”になっているモノ全てにcheckを入れる

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

一番上のcheck boxにcheckを入れる①②“Quick download”をクリック

26

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Download”ボタンをクリック
27

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

ダウンロードされたファイルを開く

28

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

ダウンロードした配列データをGenomeNetのClustalWでmulSple alignment

29

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Rooted phylogeneSc tree (UPGMA)”を選択し、“Exec”をクリック

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“PDF ﬁle”リンクをクリック

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析
ジャガイモ
ジャガイモ
ダイズ
ダイズ
オレンジ
ポプラ
ポプラ
ダイズ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
ポプラ
ポプラ
オレンジ
ダイズ
ダイズ
ジャガイモ
ミナトカモジグサ
トウモロコシ
イネ
シダ
シダ

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析
ジャガイモ
ジャガイモ
ダイズ
ダイズ
オレンジ
ポプラ
ポプラ
ダイズ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
ポプラ
ポプラ
オレンジ
ダイズ
ダイズ
ジャガイモ
ミナトカモジグサ
トウモロコシ
イネ
シダ
シダ

双子葉植物

単子葉植物
シダ植物

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析
ジャガイモ
ジャガイモ
ダイズ
ダイズ
オレンジ
ポプラ
ポプラ
ダイズ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
シロイヌナズナ
ポプラ
ポプラ
オレンジ
ダイズ
ダイズ
ジャガイモ
ミナトカモジグサ
トウモロコシ
イネ
シダ
シダ

双子葉植物

単子葉植物
シダ植物

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Gene Ancestry”タブをクリック①②“Angiosperm”の”F”ボタンをクリック

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Species display”をクリック

Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析“Save sedngs”をクリック③“Viridiplantae”を２回クリック④①

GrassBrachypodium distachyon v2.1
Oryza sa?va v7.0
Brassicaceae
Arabidopsis thaliana TAIR10
Brassica rapa FPsc v1.3②
右にあげた種名を全てクリック

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Phytozomeでお手軽比較ゲノミクス的解析

Synteny欄に、各ゲノム間でのシンテニー（染色体上での遺伝子の並び順の類似性）が表示される

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