STNext 独⾃の配列検索
Biosequences Search
2021.9.14 化学情報協会 情報事業部

⽬次
1. Biosequences Search 概要
2. Biosequences Search 利⽤の流れ〜 BLAST ホモロジー検索を例に 〜
3. 検索のヒント
4. CDR 配列検索，Motif 配列検索

© 2021 化学情報協会

1. Biosequences Search 概要

Biosequences Search とは

3Biosequences Search とは STNext に搭載された新たな配列検索機能
1. 膨⼤な配列コンテンツ
2. 3 つの配列検索プログラム
3. 便利な評価・解析機能
My Files のメニューにBiosequences を追加© 2021 化学情報協会

１．膨⼤な配列コンテンツ

4

5 億 8,000 万件以上の配列を検索可能に︕
 CAS が独⾃のルールに従い収集した REGISTRY ファイ
ル収録の配列New 7 つの主要特許発⾏機関の特許から抽出した配列(PCT 出願, 欧州, ⽶国, カナダ, ⽇本, 中国, 韓国)
特許

雑誌

約 5 億 5000万以上

約 2,300 万以上© 2021 化学情報協会

CAplus ファイルのレコード例
書誌情報
PI JP20101234
US20101111
KR20112222
CN20113333
PRAI JP 2009-4444

5

CAS が収録している配列
・ 63 特許発⾏機関のうち CAplus
ファイルのベーシック特許から独⾃のルールに従って収録
7 つの主要特許発⾏機関の特許から抽出した配列

New

抄録
索引
123-45-6
234-56-7© 2021 化学情報協会

２．3 つの配列検索プログラム

6

BLAST, CDR, Motif の 3 つの配列検索プログラムを搭載
BLAST
ホモロジー検索

局所的に類似した配列を検索する
プログラム

New

CDR
配列検索

抗体と T 細胞受容体の CDR を指定し，検索するプログラム

New

Motif
配列検索

DNA，RNA，タンパク質中の短いパターン配列を検索するプログラム© 2021 化学情報協会

３．便利な評価・解析機能

7

配列検索結果は，以下の機能を使って評価・解析できる 様々な計算値による限定やソート
 Excel 形式でダウンロード
 Bioscape Analysis による解析© 2021 化学情報協会

2. Biosequences Search 利⽤の流れ〜 BLAST ホモロジー検索を例に 〜検索スタート9

My Files の Biosequences から検索をスタート

⼆回⽬以降は検索履歴や実施中の検索の⼀覧が表⽰される© 2021 化学情報協会

初期画⾯ - BLAST

10

配列検索プログラム
配列質問式
配列質問式のアップロード

回答配列

回答上限パラメータ等の設定© 2021 化学情報協会

BLAST ホモロジー検索

11

配列ホモロジー検索でよく使われている NCBI のプログラム- BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) の名が⽰す通り
局所的に類似した配列を検索する

配列質問式

回答配列

類似領域

データベース中の配列の中から，局所的に類似した配列を⾼速に検索するプログラム© 2021 化学情報協会

検索タイプ12配列質問式と回答配列を選ぶと⾃動的に検索タイプが設定される．Advanced Biosequence Search で変更可能．
検索タイプ

内容

質問式配列

回答配列

BLASTn塩基配列質問式に類似した塩基配列を検索

核酸

核酸

BLASTpアミノ酸配列の質問式に類似したアミノ酸配列を検索

BLASTp-fast

アミノ酸配列の質問式に類似したアミノ酸配列を⾼速で検索

タンパク質

タンパク質

BLASTp-short

短いアミノ酸配列の質問式に類似したアミノ酸配列を検索

BLASTx-fast

塩基配列質問式をアミノ酸配列に翻訳して，これに類似したアミノ酸配列を⾼速で検索

核酸

タンパク質

tBLASTn-fast

データベース中の塩基配列をアミノ酸に翻訳した配列の中からアミノ酸配列質問式に類似した配列を⾼速で検索

タンパク質

核酸

© 2021 化学情報協会

検索履歴画⾯

13

検索実⾏中

検索完了

検索結果の表⽰© 2021 化学情報協会

検索結果⼀覧

14

ソートで並べ替えフィルタで限定© 2021 化学情報協会

検索結果⼀覧

15

各種計算値

Alignment
Identity%
による⾊分け低0-59.99

60-79.99

80-89.99

90-94.99

95-96.99

97-98.99

99-100⾼© 2021 化学情報協会

⽤語の説明16

コードの⼀致・不⼀致

QueryAlignment
Subject

⽤語

内容

Alignment (類似領域)

配列質問式と回答配列を並べてどこが類似領域か⽰したもの

Query (配列質問式)

検索した配列質問式

Subject (回答配列)

ヒットした回答配列© 2021 化学情報協会

計算値の説明17

QQLLVVEEGGQQLLVVEE G
Subject (11) QQLLVVEEIGS
Query(10)

⾊なし︓⼀致したコード (9)⾊つき︓⼀致しないコード (1)Alignment (10)
項⽬

内容

上記の例

Alignment Identity %(Sequence Identity%)

⼀致したコード÷類似領域×100

9 ÷ 10 ×

100 = 90%

Query Identity %⼀致したコード÷配列質問式×100

9 ÷ 10 ×

100 = 90%

Subject Identity %⼀致したコード÷回答配列×100

9 ÷ 11 ×

100 = 81.82%

Query Coverage %類似領域÷配列質問式×100

10 ÷ 10 ×

100 = 100%

Subject Coverage %類似領域÷回答配列×100

10 ÷ 11 ×

100 = 90.91%© 2021 化学情報協会

検索結果詳細

18

配列と⽂献に関する情報をタブで切り替えて確認© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 – Alignment タブ

19

配列質問式と回答配列を並べてどこが類似領域か⽰したもの
この例では配列質問式と回答配列が完全に⼀致している© 2021 化学情報協会

Alignment 例

20(例) タンパク質

260 配列⻑の配列質問式の 19〜260 が，472 配列⻑の回答配列の 231〜472 と類似している (類似領域は 242)

⽩⾊︓⼀致
⾚⾊︓不⼀致橙⾊︓不⼀致だが等価のアミノ酸でヒット© 2021 化学情報協会

Alignment 例

21(例) 核酸100 配列⻑の配列質問式の 1〜70 が，75 配列⻑の回答配列の 1〜70 と類似している (類似領域は 70)

⽩⾊︓⼀致
⾚⾊︓不⼀致© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 – Patents タブ

22

配列に関連する特許を公報単位で表⽰件数が多い場合 10 件のみ表⽰される© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 – Journals タブ

23

配列に関連する⾮特許⽂献を表⽰件数が多い場合 10 件のみ表⽰される© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 – Subject タブ

24

回答配列に関連する CAS RN® を表⽰

CAS RN® の収録がない場合がある© 2021 化学情報協会

検索結果のダウンロード

25
Excel で検索結果をダウンロード(上限 1,000 件)

アライメント

回答配列

特許

⾮特許

© 2021 化学情報協会

特許番号の抽出 - Patents

26①②
特許番号を抽出し，コマンドラインに戻り検索できる (上限 5,000)① 全回答の特許番号を抽出② この配列に関する特許番号を抽出③ この特許の特許番号を抽出③© 2021 化学情報協会

STN ファイルへのクロスオーバー27

特許番号をクロスオーバーする
ファイルを選択する (上限 5,000)

Save Script にチェックし，特許番号の検索式をスクリプトとして保存することも可能 (My Files - Scripts に保存)
© 2021 化学情報協会

レコード番号の抽出 - Journals

28

レコード番号を抽出し，コマンドラインに戻り検索できる (上限 5,000)①① この配列に関する CAplus ファイルのレコード番号を抽出② この⽂献の CAplus ファイルのレコード番号を抽出②© 2021 化学情報協会

CAS RN® の抽出 – 回答配列

29

CAS RN® を抽出し，コマンドラインに戻り検索できる (上限 5,000)①① この配列に関する CAS RN® を抽出© 2021 化学情報協会

3. 検索のヒント

Advanced Sequence Search31

パラメータや検索条件の設定を確認・変更できる

Advanced Biosequence Search© 2021 化学情報協会

１．計算値の設定32

以下の計算値が低い回答も含めるか検討する■ BLASTp デフォルト■ BLASTn デフォルト

Query Coverage %類似領域÷配列質問式×100
Sequence Identity %(Alignment Identity%)
⼀致したコード÷類似領域×100© 2021 化学情報協会

２．短い配列検索⽤の設定

33

短い配列質問式⽤のパラメータでうまく検索できない場合は，期待値を⼤きくする(例) BLASTn

50 未満の核酸配列質問式の検索に適したパラメータに変更(期待値のデフォルトは 1)

期待値の検討(最⼤ 1,000)

NCBI FAQs Q: What is the Expect (E) value?
https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGE_TYPE=BlastDocs&DOC_TYPE=FAQ#expect© 2021 化学情報協会

２．短い配列検索⽤の設定

34

短い配列質問式⽤のパラメータでうまく検索できない場合は，期待値を⼤きくする(例) BLASTp-short

30 未満のタンパク質配列質問式の検索に適したパラメータに変更(期待値のデフォルトは 1)

期待値の検討(最⼤ 1,000)

NCBI FAQs Q: What is the Expect (E) value?
https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGE_TYPE=BlastDocs&DOC_TYPE=FAQ#expect© 2021 化学情報協会

３．Match with Gaps?

35

ギャップを挿⼊してアライメントした回答も含める場合はMatch with Gaps? を Yes にする(例) BLASTp-shortギャップ (-) を挿⼊したアライメント© 2021 化学情報協会

4. CDR 配列検索，Motif 配列検索

CDR 配列検索37

CDR (相補性決定領域) を指定し検索するプログラム- BLAST をベースにしている．CDR 配列検索は，検索対象をあらかじめ抗体やT細胞受容体といった CDR を持つ配列を対象にしている抗原に特異的な重要な部分を CDR(相補性決定領域) という抗体や T 細胞受容体にある CDRの配列を複数指定し，検索できる© 2021 化学情報協会

初期画⾯ - CDR

38

配列検索プログラム

CDR ごとの⼊⼒

回答上限

パラメータ等の設定はない© 2021 化学情報協会

検索結果⼀覧 - CDR

39

ベン図︓回答配列に含まれるCDR で絞り込める© 2021 化学情報協会

検索結果⼀覧 - CDR

40

3 つの CDR を含む回答に限定© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 - CDR

41

合算して各種計算値を表⽰
Alignment Identy%→ 30÷(14+7+11)×100
Query Identity%→ 30÷(14+7+11)×100
Subject Identy%→ 30÷111×100

配列質問式ごとにアライメントを表⽰© 2021 化学情報協会

Motif 配列検索

42

パターン配列を検索するプログラム- BLAST をベースにしている．[ ] などの記号を利⽤した検索が可能．数パターンの配列を⼀度に検索できる配列 A
配列 B
配列 C
配列 D

機能的に重要，⽴体構造と関連する保存配列パターンを Motif という© 2021 化学情報協会

初期画⾯ - Motif43

配検索プログラム

VGIGGGGGGGGGXGGQGGXGX[SN][NG]XGGNGXGXGSHI

パラメータ等の設定

配列質問式

回答上限

© 2021 化学情報協会

検索結果⼀覧 - Motif44

VGIGGGGGGGGGXGGQGGXGX[SN][NG]XGGNGXGXGSHI

この配列質問式では代替残基で指定した4 配列パターンを検索 (上限︓ 100 配列パターン)© 2021 化学情報協会

検索結果詳細 - Motif45

Query Identity%
を 80% に限定

© 2021 化学情報協会

Motif 検索で利⽤できる記号

46

記号

内容⼊⼒例

回答例.
(ピリオド)

1 残基コードが⼊る
・タンパク質の場合 X に翻訳し検索
・核酸の場合 A, G, C, T の 4 パターン検索

S....GKDSXXXXGKDSFTSYGKD[ ]代替残基の指定[SG]XXXXGKDSXXXXGKDGXXXXGKD^XYZ$

指定した配列に完全⼀致するを検索する^SXXXXGKD$SXXXXGKD{m,n}

直前の配列を m〜n 回繰り返す

SX{3,4}GKDSXXXGKDSXXXXGKD{n}

直前の配列を ｎ 繰り返す

SX{4}GKDSXXXXGKD

Learn more about Motif (Quick Reference Card)
https://www.cas.org/sites/default/files/documents/stnextmotif.pdf© 2021 化学情報協会

Motif 検索で利⽤できるその他のコード■ タンパク質47

■ 核酸

コード

内容記号

内容X

任意のアミノ酸，Uncommon amino acids もヒット

N

A or C or G or T

B

D or N(Aspartic acid or Asparagine)R

A or G

YC or TZ

E or Q(Glutamic acid or Glutamine)M

A or CKG or TS

C or GW

A or T

H

A or C or T

B

C or G or T

V

A or C or G

D

A or G or T

J

I or L(Isoleucine or Leucine)© 2021 化学情報協会