究極の情報ネットワーク＝人体 の探求

し方
探の伝子
遺第3回
、
方読み
ゲノムのほかな解明にものの-1010-1002030405060708090100

101102104103

105106107108109

そのばきわめ仕組みる、言わ人間の、よはにとせてわ解くこをあげ組み合を読みが総力列）
塩基の家配の国基
類や企業表す塩である。
Cの4種、多くの情報を在が IT
T・G・に つれない存ム（遺伝が、A・るせノな体ゲ
かに人ト欠るヒ
明らか
セスに造物たることがのプロ神の創ム解読成していノらない。
ゲをト造な構。このヒタル的挑戦したて デジ
解読にの報ム情
ヒトゲノ科学研究学院医大学大ックラボ北海道ィ、
テプネーェ
ジンル
式会社社オープ究所、株
憲 株式会
制御研
伝子病
浅田一
遺学
大宏 北海道

40

多田光

50

6070

ヒトゲノムプロジェクト
80

ゲノム研究の第一歩は、兎にも角にもま90

ずは塩基配列をすべて読み取ることにある。それを目的に1991年に米国の国家プロジェクトとして始まった「ヒトゲノムプロジ
ェクト」はその後、英、仏、独などの欧州および日本が手を組む国際プロジェクトに発展した。当初、プロジェクトはヒトゲノム配列を 端から端まですべて 読み取ろうとしていたが、プロジェクト進行中に、米国の米セレーラジェノミックス社が、ゲノム中で 遺伝子が存在する部分だけ を読み取るという独自の戦略を展開した。こうして遺伝子配列の特許をめぐり、公的機関と私企業が熾烈な競争を行う事態になった。
2000年秋にヒトゲノムプロジェクトとセレーラ社が和解し、米クリントン大統領と英ブレア首相、セレーラ社のベンター社長の3者が配列解読終了を「前倒し」で共同宣言した。
しかし、ここで解読されたのはあくまでもかなりの空白部分を含んだドラフト配列のみであり、本来の目標だった完全解読は2003〜2004年頃に達成される予定だ。な
ゲノム断片をレーザー光で読み取り、色の連続として測定した塩基。

218 +++ iNTERNET magazine +++お、このヒトゲノムプロジェクトの公的成果はインターネット上で公開されている※。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119120

121

123

122

124

Bioinformatics

ヒトゲノムの塩基配列の調べ方（ショットガン法）

超音波
1

白血球を抽出ヒト

2

電気泳動
DNAを抽出

いろいろな長さのDNA断片
超音波処理したDNA

ゲノム配列の読み取りと遺伝子の検出

端配列

DNAを複製クローンライブラリーの調製

DNAの端配列を得る

DNAマーカー

コンティグ配列を組み立てるー」と呼ばれるCACACA……などのわかりやすい塩基並びの部分を手がかりに、具体的にゲノムはどのように読まれるの遺伝学的手法で染色体上の位置関係を割か？ ここでは「ショットガン法」という方法り出した「遺伝学的地図」（Genetic Map）を紹介しよう（上図）。まず、数人のヒトのがある。最終的にはこの2つの地図は統合

白血球から抽出して混合したDNA試料をされて「コンティグ地図」（Contig Map）と用意する。それを超音波で裁断し、それらなる。ヒトゲノムプロジェクトの最終目的はをクローニング（複製）して、ゲノムシーケンヒトのコンティグ地図を完成させることだ

サーという装置にかけて塩基配列を読み取が、この気の遠くなるような作業の積み重る。シーケンサーは、A・T・G・Cの各塩ねを経て、約10年でこの偉業を達成しよ基に対応して蛍光色素で4色に色付けられうとしているのだ。

※

たゲノム断片を1ベース（b） ごとに電気泳

こうして読み取られたゲノムデータには、動という方法で分離して、レーザー光で色遺伝子が埋め込まれている。遺伝子はゲを読み取り、色の波の連続として塩基を測

ノムの約 3 パーセント、平均約 100 キロベ定する（左ページグラフ）。シーケンサーでースに1個の割合でしか含まれていないたは膨大な長さのゲノムを一度に読み取れなめ、ゲノムデータ中の遺伝子を見付け出す

いので、あとで多くの断片を正しい順序で作業は、大海原の中で島を発見するようなつなぎ合わせる作業が必要になる。前工

ものだ。他の部分はジャンク配列と呼ばれ程のクローニングによって隣のゲノム断片とる無意味な繰り返しや、死んだ遺伝子（偽前後が一部重なる断片が用意してあるの遺伝子）が存在する。これらは進化の過程で、データの重なりをデジタル的に探し出で使われてきたものと考えられるが、どのすことはできる。このゲノムコンティングにような働きをしていたのかは不明である。

ベース……塩基を意味する英単語「base」から、1本鎖 DNAを数える単位としても使われる。
なお、2 本鎖 DNAを数えるときの単位はベースペア
（bp）
。

参考URL
ゲノムアセンブリデータベース:
www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/

IT技術が適しているのは言うまでもない。

次に、莫大なゲノムデータから遺伝子をこのようにDNA分子を分子生物学的手見付け出す方法を解説しよう。遺伝子の米国GenBank
www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/法で解析して作成された塩基配列は、「物塩基配列の始まりは、多くの場合ATGのヨーロッパEMBL
www.ebi.ac.uk/embl/

理地図」（Physical Map）と呼ばれる。染

順番で並ぶという特徴を持つ。これを「開色体の「地図」には、このほかにも「マーカ始コドン」という。一方、終わりは TAA、

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

日本DDBJ
www.ddbj.nig.ac.jp+++ iNTERNET magazine +++

219

10

究極の情報ネットワーク＝人体 の探求

Bioinformatics

203040

遺伝コード（遺伝暗号）と対応するアミノ酸
5060708090100110120

TAG、TGAのいずれかだ（終止コドン）。

ノ酸からなる重合体物質）に翻訳される。

3塩基のトリプレットからなるコドンは、こ遺伝子の中にあるたんぱく質を指令するのように開始や終止を表すコードになるだ

部分は ORF（Open Reading Frame、開けではなく、合成するアミノ酸の種類をもいた読み枠）と呼ばれ、開始コドンで始ま指令する。4 種類の塩基を 2 ビット文字とって終止コドンで終わる性質を持ち、その考えると、ゲノム配列の中から、開始コドン間のコドンの並びによって合成されるアミで始まって終止コドンで終わる文字列を探ノ酸が決まる。また、遺伝子の読み枠と読す作業になる。これもIT がもっとも得意み枠の間にはイントロンという挿入配列がとするタイプの作業である。生命があまりあるため、各遺伝子は連続していない。にもデジタルでできていて驚くばかりだ。

塩基には A・T・C・G の 4 種類あるの

しかし、開始コドンで始まって終止コドで、コドンは43 ＝64種類という計算になる。

ンで終わる文字列を見付けても、それがそこから3つの終止コドンを引いた61種類

必ずしも遺伝子であるとは限らない。もしのコドンが 20 種類のアミノ酸を指定する塩基配列が完全にランダムであれば、それ（上図）。このようにして指定されたアミノぞれの終止コドンは確率的に64コドンに一酸が結び付いてたんぱく質が合成される。

度の割合で出現するはずだが、本当の遺ゲノム配列からゲノムアノテーションへ伝子はもっと長い。そのため、文字列が本130140150160170180

代表的なアルゴリズムとしては GeneFinder, Genieなどがある。
www.bioscience.org/urllists/genefind.htm
genome.cse.ucsc.edu/goldenPath/hgTracks.html

物の遺伝子かどうかはふるいにかけて判定する。このほか遺伝子の検索には多くゲノム配列決定後を「ポストゲノムシーケ※のアルゴリズム も存在するが、現在のアンス」（略してポストゲノム）と呼ぶが、ポスルゴリズムには 90 パーセント程度の信頼トゲノムにまず達成しなければならない課

性しかなく、こちらも最終的には実際の実題は、遺伝子の位置と構造の決定、遺伝験（ウェット実験）で確認する必要がある。

子の機能・医学生物学的意味といった「ゲコンピュータの予測が正しいかどうかを伝ノムアノテーション」（注釈付け）である。遺統的な実験で確認できるところも、IT技術伝子の構造機能が明らかになり、その配者にとっては嬉しいことである。

列の個人による違い（Single Nucleotide

セントラルドグマ……「ゲノムに含まれる遺伝子がRNAという酵素に転写され、それがたんぱく質に翻訳されて、そのたんぱく質が生体を動かす」という遺伝情報の流れ。

Polymorphism、SNPs、「スニップス」と呼たんぱく質への翻訳ぶ）と疾患の関係、薬剤の対象としての意義が明らかになれば、特許を取った配列

セントラルドグ マ ※ によって 遺 伝 子 はRNAに転写され、そしてたんぱく質（アミ220 +++ iNTERNET magazine +++には高価な商品としての価値が発生することは間違いない。

参考文献：『ヒトの分子遺伝学』
Tom Strachan、Andrew P. Read（著）／村松正實（訳）インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D［インターネットマガジン バックナンバーアーカイブ］ ご利用上の注意
この PDF ファイルは、株式会社インプレス R&D（株式会社インプレスから分割）が 1994 年～2006 年まで発行した月刊誌『インターネットマガジン』の誌面を PDF 化し、「インターネットマガジン バックナンバーアーカイブ」として以下のウェブサイト「All-in-One INTERNET magazine 2.0」で公開しているものです。

http://i.impressRD.jp/bn
このファイルをご利用いただくにあたり、下記の注意事項を必ずお読みください。
z 記載されている内容（技術解説、URL、団体・企業名、商品名、価格、プレゼント募集、アンケートなど）は発行当時のものです。
z 収録されている内容は著作権法上の保護を受けています。著作権はそれぞれの記事の著作者（執筆者、写真の撮影者、イラストの作成者、編集部など）が保持しています。
z 著作者から許諾が得られなかった著作物は収録されていない場合があります。
z このファイルやその内容を改変したり、商用を目的として再利用することはできません。あくまで個人や企業の非商用利用での閲覧、複製、送信に限られます。
z 収録されている内容を何らかの媒体に引用としてご利用する際は、出典として媒体名および月号、該当ページ番号、発行元（株式会社インプレス R&D）、コピーライトなどの情報をご明記ください。
z オリジナルの雑誌の発行時点では、株式会社インプレス R&D（当時は株式会社インプレス）と著作権者は内容が正確なものであるように最大限に努めましたが、すべての情報が完全に正確であることは保証できません。このファイルの内容に起因する直接的および間接的な損害に対して、一切の責任を負いません。お客様個人の責任においてご利用ください。

このファイルに関するお問い合わせ先
All-in-One INTERNET magazine 編集部
im-info@impress.co.jp
Copyright © 1994-2007 Impress R&D, an Impress Group company. All rights reserved.