進化するSALAD database
進化上の保存アミノ酸モチーフ情報を統合して、改めてゲノムで見てみると…
○深田麻衣子、三原基広、伊藤剛、井澤毅 （（独）農業生物資源研究所）

SALADdatabase
進化的に保存されたモチーフパターンに基づいて、植物種の蛋白質アノテーションを分類したデータベース
http://salad.dna.affrc.go.jp/salad/
SALAD databaseのビュワー

SALAD databaseのデータセット（ ver. 3.0）

SBPドメインモチーフ構造をビジュアルに比較可能！

Species

Genome size

Oryza sativa(representative)

372Mb(prediction)

配列ロゴ作成機能
AHA-like motif
生物種
Oryza sativa
Sorghum bicolor
Arabidopsis thaliana
Physcomitrella patens

モチーフの有無・類似度によってクラスタリングを行ったデータ

motif8にあるmiR156結合領域

モチーフ配列で構築した進化系統樹のクレードごとに、アミノ酸 or 核酸の保存部位を示す配列ロゴの作成ができる
Motif diagram

Dendrogram

様々な機能グラフィクデータの操作

モチーフ配列で系統樹

アノテーション情報の表示

SVG形式のデータを採用しており、ブラウザ上での操作（拡大・縮小・移動・特定のモチーフでのアライメント）が可能

共通モチーフをアライメントとして系統樹(ＮＪ法)も簡単にかけます

遺伝子情報を表示することが可能
なので、モチーフ構造の近い遺伝子から機能類推も可能です#seq
30,192
22,022

Sorghum bicolor

770Mb

34,496

Arabidopsis thaliana

157Mb

27,025

Vitis vinifera

500Mb

30,434

Selaginella
moellendorffii

100Mb

34,697

Physcomitrella Patens

480Mb

35,938Chlamydomonas
reinhardtii

120Mb

16,687

Ostreococcus tauri

9.7 Mb7,725

Cyanidioschyzon
merolae

16.5Mb

4,773

Saccharomyces
cerevisiae

12 Mb

6,698

Total

250,687

画像引用:生物アイコン, Copyright© 2009 ライフサイエンス統合データベースセンター

Blasting SALAD Analysis

SALAD on ARRAYs
発現量を色の濃淡で表示し、ユーザーが注目する遺伝子とパラロガスな（もしくは類似性が高い）遺伝子の発現パターン比較が一画面で簡単に行える！

自分が比較したい配列を、自分で集めて解析可能！
特定のパラログ・オーソログの探索等を効率的に行える。

SALAD databaseでのクラスタリングを表示
Query
Hit1
Hit2
Hit3
Hit4
Hit5
Hit６

クエリー配列を準備(手持ちの配列でも、キーワードサーチでもOK)

BLASTサーチ(類似配列を探す)

解析終了はメールでお知らせ

BLASTの結果から配列を選択
色の濃淡で発現量を示しており、濃いほど発現量が高いことを意味します(最大50配列の制限あり)

SALAD 解析

グラフも作成可

閲覧可能なデータは1000以上。さらに下記のデータも追加！
GSE18685 (Time-course in rice leaves in the field: WT(cv.Norin8) vs. osgi mutant)Izawa, T, Mihara, M. et al., (2011) Os-GIGANTEA Confers Robust Diurnal Rhythms on the Global Transcriptome of Ricein the Field. Plant Cell.

進化するSALAD database の特徴.1

進化するSALAD database の特徴.2

進化的保存されたモチーフ情報の統合

ゲノムにおけるモチーフ保存状態を見る

増え続ける生物種の情報に対応するため、進化的保存モチーフに対して、種を超えて共通IDを割り振る！

ゲノムに対して進化的保存モチーフかどうかの比較解析を行うことで、新規遺伝子の探索及び、機能解析の一助となるシステム開発を目指す！

モチーフの整理整頓・ID割り振りの目的

利点

ゲノム情報が公開される生物種数が年々増加している。
SALAD databaseも様々な生物種に対応するようにしているが、現在用いているアルゴリズムだと増加し続ける情報にリアルタイムに対応することが難しくなっている。
そこで、SALADモチーフを整理整頓し、共通のIDを割り振ることにした。

目的

配列を投げ入れるだけで、ＳＡＬＡＤで保持しているモチーフのサーチができる
配列
SALAD解析

整理整頓したモチーフ情報を用いて、イネ等のゲノムに対してモチーフが進化的に保存されているかどうかの比較解析を行う
ことは、新規遺伝子発見及び、機能解析に役立つと考えられる。

配列

整理整頓・共通IDを割り振ったモチーフ

MAST(Motif Alignment & Search Tool)によりモチーフがゲノムにアライメントした情報を抽出

モチーフの閾値設定についてモチーフを整理する
SALAD database のバージョンアップの自動化「同じグループに同一のIDを割り振る」(Pfam ドメインのPfamID みたいなもの)

etc…
共通IDを割り振る必要のあるモチーフは870万
Version

生物種数

全タンパク配列数

MEME解析の回数（グループ数）

総MEME
モチーフ数

各グループのアノテーションにヒットするモチーフ総数

全アノテーションにヒットするモチーフ総数

ver. 310250,687

209,3928,694,707

126,358,131

1,419,687,367

整理整頓による最終モチーフは53万
独自の方法により、モチーフの冗長性をできる限り取り除いて、整理整頓した結果、最終モチーフが530,534となった。今後、整理整頓したモチーフに対して共通IDを割り振る予定である。

発表論文

方法

MASTで閾値以下(1e-7)の情報を抽出するように設定している。だが、実際のモチーフは長さによってP-value の分布が異なるので、長いモチーフを1e-7 と設定して抽出するとFalsepositiveが多く含まれてしまうという問題がある。

配列

GBrowse で閲覧

現在、個々のモチーフによって閾値を設定する方法を検討中である。
ゲノムに対するモチーフの保存領域が一目でわかる！

Mihara et al. (2010) SALAD database: a motif-based database of protein annotations for plant comparative genomics. NAR Database issue D835–D842.
doi:10.1093/nar/gkp831, PMID: 19854933

Mihara et al. (2008) In silico identification of short-nucleotides sequences associated with gene expression of pollen development in rice. Plant & Cell Physiol.
doi: 10.1093/pcp/pcn129, PMID: 18835840
遺伝子クラスタリング装置およびプログラム (特願2008-252353)
関連特許 遺伝子クラスタリング装置、遺伝子クラスタリング方法およびプログラム (特開2008-225689)

助成 農林水産省 新農業展開ゲノムプロジェクト GIR1002

問合わせ先: 029-838-7446 / mihara@ml.affrc.go.jp

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