別紙「植物オミックス情報および蛋白質構造情報」
１９年度 研究成果報告書

平成２０年５月

独立行政法人理化学研究所
豊田 哲郎

1

委託業務成果報告書の無断複製等禁止の標記について

委託業務に係る成果報告書の無断複製等の禁止の標記については、次によるものとする。

本報告書は、文部科学省の科学技術試験研究委託事業による委託業務として、独立行政法人理化学研究所が実施した平成１９年度「植物オミックス情報および蛋白質構造情報」の成果を取りまとめたものです。
従って、本報告書の著作権は、文部科学省に帰属しており、本報告書の全文又は一部の無断複製等の行為は、法律で認められたときを除き、著作権の侵害にあたるので、これらの利用行為を行うときは、文部科学省の承認手続きが必要です。

2

１． 委託業務の目的

シロイヌナズナにおけるオミックス情報、並びに理化学研究所がタンパク 3000 プロジェ
クト等で解明した蛋白質構造データ（高等動植物由来及び微生物由来）及び付随する実験データについて、キュレーションやアノテーション作業を行い、それら利用価値を高めたデータを中核機関である大学共同利用機関法人情報・システム研究機構の方針に従って統合データベース事業に提供する。さらに上記アノテーション作業に必要なシステムの開発と運用を行い、提供する際に必要となるデータ変換を実施する。平成 22 年度には統合データベースの一部として生命科学分野の幅広い研究者に役立つ体制を確立し、将来的に理化学研究所の他のデータベースも統合化していくためのモデルケースをつくる。このため、情報・システム研究機構と共同で業務を行なう。

２． 平成１９年度の実施内容

２．１

実施計画

理研の公開データは膨大かつ多岐にわたる為、今回の統合化事業で一度にすべてを統合化することはできないが、今回、シロイヌナズナのオミックスデータとタンパク 3000
プロジェクトの成果データを統合化対象として代表的に選び、本事業への統合化を成功させることで、今後、理研の他のデータベース群を統合化していくためのモデルケースとしての流れを作る必要がある。よって本プロジェクトの意義は、オミックス情報のデータベース統合研究の最初のステップとして情報統合化のプロセスを確立し、植物を含む他分野の研究者が本プロジェクトの結果を参考にしながらオミックス情報を扱えるように基盤指針を提供し、データベース統合化への参加と貢献をより広範囲に広げていくことにある。本プロジェクト自体は、①シロイヌナズナオミックス情報注釈、②高等動植物等由来蛋白質構造のアノテーション、③微生物由来蛋白質構造のキュレーションとアノテーション、④アノテーションシステムの開発運用とデータ変換、の４つの大きなサブテーマに分割される。下記にサブテーマ毎の実施計画を示す。

①シロイヌナズナオミックス情報注釈
平成１９年度は、アノテーション作業の実施に必要な計算機を理化学研究所の横浜研究所に設置し、シロイヌナズナのトランスクリプトーム、メタボローム、フェノーム、リソースのアノテーション作業を共同で進められるような計算環境を構築する。また、平成２０年度から本格的にアノテーション作業を開始する準備として、情報・システム研究機構と連携して方針を策定するとともに、アノテーション作業に携わる人材を確保する。

3

② 高等動植物等由来蛋白質構造のアノテーション
平成１９年度は、タンパク３０００プロジェクトで解明された高等動植物等由来の蛋白質構造の分子・生理機能情報等のアノテーションの準備、およびそれに付随する実験データのキュレーションとアノテーションの準備を行う。
③微生物由来蛋白質構造のキュレーションとアノテーション
平成１９年度は、蛋白質の試料調製・結晶化・回折実験に関するデータ、変異導入蛋白質の結晶構造に関するデータ、重原子導入蛋白質の結晶構造に関するデータ、の各々について、理化学研究所の播磨研究所に存在する実験データのキュレーションを行い、アノテーション作業に着手する。
④アノテーションシステムの開発運用とデータ変換
平成１９年度は、アノテーション等のデータを安全に保持できるデータストレージの準備を行い、システム全体の運用体制を整える。データストレージは４年間のデータ編纂作業に十分な容量を準備するとともに、災害対策として理化学研究所の横浜研究所および和光研究所で同じ内容のストレージを設置し同期をとるようにシステムを構築する。

２．２

実施内容（成果）

平成 19 年度の実施期間は平成 19 年 11 月から平成 20 年 3 月までの 5 カ月間であった。
下記に「植物オミックス情報および蛋白質構造情報」のサブテーマ毎の成果実績を説明する。
業務の実績①.シロイヌナズナオミックス情報注釈
アノテーションの実作業を行う環境整備には、１）計算機環境の整備と２）アノテーシ
ョン作業用の編集ソフトウェアの整備、におおまかに分ける事が出来る。このうち、１）
計算機環境の整備については後述の項目[4]にて詳細を記述する。オミックス情報注釈の実績として、シロイヌナズナのトランスクリプトーム、メタボローム、フェノーム、リソースのアノテーション作業を共同で進めるためのソフトウェアを本事業の目的で使用できる環境を構築した。また、平成２０年度から本格的に植物のアノテーション作業を開始する準備として、中核機関である大学共同利用機関法人情報・システム研究機構と連携して方針を策定するとともに、アノテーション作業に携わる人材を確保した。
② 高等動植物等由来蛋白質構造のアノテーション
高等動植物由来蛋白質の分子・生理機能情報等のアノテーションは各研究者の情報や多種多様なデータベースを参照することにより利用価値を高めることができるが、それらの情報の内容や形式等はさまざまである。また、それに付随する実験データは複数の既存のデータベースや各研究者のローカル環境にあり、試料調製から構造解析の各ステ4ップを関連付けることにより利用価値を高めることができる。さらにタンパク 3000 プ
ロジェクトの実施によって集積されたデータ散逸を防ぐ必要がある。そこで平成１９年
度は分子・生理機能情報等のアノテーションを効率的に行うために関連データベース調査や論文情報の収集等の予備的な作業を進めた。また実験データについてもデータの集約化を進め、本格的なアキュレーションとアノテーションの作業の開始が可能な体制を整えた。
③ 微生物由来蛋白質構造のキュレーションとアノテーション
理研播磨研究所において、微生物由来蛋白質の実験データは複数の既存のデータベースや各研究者のローカル環境にあり、さらに情報の形式や保存メディア等も多種多様である。そのため、データを提供するにあたり統一的に扱いにくい。また、個々の既存のデータベース内でも実験の前後の段階（例えば試料調製と結晶化）の間で関連付けができていないものも多く、情報利用の観点から品質が比較的低い。さらにデータの生産元であるタンパク 3000 プロジェクトが既に終了していることから、緊急の課題としてデータ散逸を防ぐ必要がある。そこで平成１９年度は膨大なデータを効率的に扱うためのキュレーションシステムを開発し、同システムを用いることでデータの集約化を行った。
また変異導入蛋白質の結晶構造に関するデータ、重原子導入蛋白質の結晶構造に関するデータについても回収を行った。アノテーション作業は関連論文の収集等の予備的な作業を進め、本格的なアノテーション作業の開始がいつでも可能な体制を整えた。
④.アノテーションシステムの開発運用とデータ変換
アノテーション等のデータを安全に保持できるデータストレージの準備を行い、システム全体の運用体制を整えた。データストレージは４年間のデータ編纂作業に十分な容量を準備した。またサービス品質を上げるための工夫として災害時の運用維持対策を考慮し、理研の横浜研究所および和光研究所で同じ内容のストレージを設置し同期をとるようにシステムを構築した。具体的な説明として、下図（追加資料A）に構築したデータベース処理の計算機環境の構成図を示す。データベースの統合処理を行うデータ処理用サーバーマシンと、テラバイトを超える大量データを保持するためのデポジトリ機能としてのディスクマシンを購入し導入を行った。また下図（追加資料B）に構築計算機環境の安全運用対策の結果を示す。メインのデータ管理を行うのは理化学研究所横浜研究所（横浜市鶴見区末広町）で、地震等の災害が起こった場合にはデータベースリソースの供給が途絶えてしまうために、常時サービスの提供が続けられる様にバックアップ機能用のマシン環境を埼玉県和光市にある理化学研究所和光研究所に導入した。

56

２．３

成果の外部への発表

論文寄稿
業 務 実
コ ー 施年
ド
度

和 誌 論文タイトル
／洋誌

19

和誌

業 務

実

国内／

コ ー

施

国際

ド

年

発 表 者 発 表 誌 巻名名コンピュータの中 豊田の脳： 情報基盤 哲郎の進化論

生 体 の ４
科学号 ページ掲載 メ
年月 モ

１ 20-32

2008
年 2
月

講演
講演タイトル

発表者名

講演会名

発表年月
日度
19

国内

シロイヌナズナのオミ豊田哲郎

第 49 回日本植2008

年

ックス統合データベー

物生理学会年3 月 20 日

ス：オミックス進化論

会とデータベースの役割
19

国内

デジタル whole mount神沼 英里、 第 49 回日本植in situ hybridization

吉積 毅、栗物生理学会年に向けたシロイヌナズ

山 朋子、越会

ナ LucTag ラインの遺伝
子発現時系列画像の定量化

2008

年

3 月 22智子、武藤周、豊田哲郎、松井南、

19

19国内

国内

セマンティックウェブ

豊田哲郎「生命をはか2008

技術による理研データる」研究会第2 月 18 日

ベースの統合化

23 回研究会

シロイヌナズナ LucTag

神沼 英里、 人 工 知 能 学 会

ラインを用いた遺伝子

吉積 毅、栗

第 36 回分子生発現定量解析

山 朋子、越物情報研究会

智子、武藤2008

年

年

1 月 11 日(SIG-MBI)

周、豊田哲郎、松井南、
19

国内

シロイヌナズナのオミックス統合解析とデー

7

豊田哲郎

第 30 回日本分2007

年

子生物学会年

12

月

メモ

タベース

会・第 80 回日

11-14 日本生化学会大会 (BMB2007)
19

国内

シロイヌナズナ miRNA

神沼 英里

第 30 回日本分

2007

年の in silico ターゲッ

松井 章浩,

子生物学会年12月

ト探索における特徴パ

栗原 志夫,

会・第 80 回日

11-14 日ラメータの決定木分析

諸澤 妙子,

本生化学会大関会 (BMB2007)

原明,豊田 哲郎
19

国内

理研シンポジ2007

ックス統合解析とデー

ウム「植物トラ12 月 10

タベース

ンスクリプト日

シロイヌナズナのオミ豊田哲郎

年

ーム解析の新展開：シロイヌナズナワーク
ショップ 2007

プレス発表
業務コード２．４

実施年度発表タイトル

19

該当なし

掲載新聞名

掲載日

活動（運営委員会等の活動等）

本補完課題実施機関である理化学研究所が関係するシンポジウム／ワークショップ開
催、運営委員会の開催状況として、下記に４件の活動実績を示す。運営委員会の活動実績として、理化学研究所と中核機関の間でオントロジーや辞書,API,ID,作業フローの仕様を共通化する合意がなされた。
概要

活動内容

運営委員会

開催日
2007/11/7

参加者（敬称略）
補 完 課 題 と 中 核 機 研究代表者：豊田
関 の 連 携 体 制 の 話 研究分担者：横山, 国島
中核機関関係者：中村, 皿井, 高
し合い
木 ,西川 ,永井 , 藤枝;文部科学省：田中

運営委員会

2007/11/16

理研（補完課題）とかずさ（中核の参画機関）の植物統合化に関わる連携について

運営委員会

2007/2/18

理研補完課題「蛋白 研究代表者：豊田
質構造情報」のため 研究分担者：淺田、国島、横山
中核機関関係者: 中村、西川、大野の打合せ
8研究代表者：豊田研究分担者：篠崎, 関, 花田
中核機関関係者: 中村, 中尾, 岡本, 高木, 大久保,永井, 西川,川本
文部科学省： 田中シ ン ポ ジ ウ 2007/3/20
ム

２．５

第 49 回日本植物生 研究代表者：豊田
理学会（札幌コンベ 研究分担者：深海、有田ンションセンター） 中核機関関係者：中村
にて、「データベー
スの中に築く生物像-生命現象を読み解くためのデータベースと WEB リソース-」

実施体制

アノテーション作業と中核機関へのデータ提供を円滑に行うために、理研ゲノム科
学総合研究センターの豊田が責任者として全体のとりまとめを行い、下記アノテーション作業のインフラシステムの運用とデータ管理、および生成されたアノテーションデータの変換等の中間作業を主に担当する。トランスクリプトームについては理研植物科学研究センターの関・櫻井・花田がデータの解析に基づくアノテーションの作成を担当する。メタボロームについては理研植物科学研究センターの有田が中心となってアノテーション作業を担当する。フェノームについては理研植物科学研究センターの松井と黒森が中心となってアノテーション作業を担当する。リソー
スについては理研バイオリソースセンターの深海がシロイヌナズナの保有リソース情報のデータ変換と提供を担当する。タンパク３０００のデータについては理研
ゲノム科学総合研究センターの横山が責任者となり、中山、寺田が中心となって高等動植物等由来の蛋白質構造のアノテーションとそれに付随する実験データのキュレーションを担当する。また微生物由来の蛋白質構造については理研放射光科学総合研究センターの国島が責任者となり、キュレーションは淺田が、アノテーションは国島・菅原が主に担当し、必要に応じて倉光・海老原が補助する。また、プロ
ジェクト全期間を通じて可能な限り新たなデータを追加することで、データベースのさらなる充実を図る。また、中核機関と連携して、データ変換ツールやインターフェース等を作成する。

平成 19 年度に於ける実施体制
研究項目
サブテーマ①
シロイヌナズナオミックス
情報注釈

担当機関等
（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
チームリーダー（独）理化学研究所植物科学研究センター
チームリーダー（独）理化学研究所植物科学研究センター
ユニットリーダー（独）理化学研究所植物科学研究センター
研究員（独）理化学研究所植物科学研究9

研究担当者◎○豊田哲郎

関原明

櫻井哲也

花田耕介

有田正規

サブテーマ②
高等動植物等由来蛋白質構造のアノテーション

サブテーマ③
微生物由来蛋白質構造のキュレーションとアノテーション

サブテーマ④
アノテーションシステムの開発運用とデータ変換センター
副グループディレクター
（独）理化学研究所植物科学研究センター
グループディレクター
（独）理化学研究所植物科学研究センター
研究員（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
技師（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
テクニカルスタッフ(独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センタープロジェクトディレクター
（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
シニアテクニカルサイエンティ
スト（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
上級研究員（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
リサーチアソシエイト（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
リサーチアソシエイト（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
技師（独）理化学研究所播磨研究所
放射光科学総合研究センター
上級研究員（独）理化学研究所播磨研究所
放射光科学総合研究センター
研究員（独）理化学研究所播磨研究所
放射光科学総合研究センター
リサーチアソシエイト（独）理化学研究所播磨研究所
放射光科学総合研究センター
グループディレクター
（独）理化学研究所播磨研究所
放射光科学総合研究センター
チームリーダー（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
チームリーダー（独）理化学研究所ゲノム科学総合研究センター
10

松井南

黒森崇

平田直彦

松下さとみ

○横山茂之

中山朋子

寺田貴帆

吉良聡

丹羽英明

熊谷紀和

○国島直樹

菅原道泰

淺田

征彦

倉光

成紀

海老原章郎

◎○豊田哲郎

小西史一

研究員

11