遺伝子の機能アノテーション • 遺伝子ごとにホモロジー検索，モチーフ検索 • 比較ゲノムに基づくアプローチ – 双方向ベストヒット – 生物種間で保存されている領域を探索 • ゲノム上で近い双方向ベストヒット – ロゼッタストーン – 系統プロファイル • その他 – 発現情報を利用：トランスクリプトーム – タンパク質相互作用の情報を利用：プロテオーム – 構造予測単純なホモロジー検索では • オーソログ遺伝子とパラログ遺伝子の区別が難しい場合がある． • データベース中に間違ってアノテートされた遺伝子がある場合があり，それにヒットしてしまう． • 非常によく保存された短いモチーフにヒットしてしまい，全体的に似ている遺伝子が取れない場合がある． • 機能未知遺伝子とホモロジーがあっても，うれしくない．オーソログとパラログ • オーソログ（Ortholog） – 種分岐の際に同じ遺伝子だったもの – 通常同じ機能を持つ • パラログ（Paralog） – 遺伝子重複によってできた類似遺伝子 – 通常異なる機能を持つ • ゼノログ（Xenolog） – 水平移動によって得られた類似遺伝子パラログ遺伝子の例 • ATP Binding Cassetteトランスポーター – 各基質ごとに遺伝子のセットを持っている Substrates Substrate binding proteins Permeases Inner membrane ATP binding proteins 双方向ベストヒット (BBH) ゲノムA ゲノムB Glutamine transporter 双方向ベストヒットゲノムAから見るとベストヒットゲノム上で並んだ BBH • Pair of close bidirectional best hits – Overbeek et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96:2896 (1999) close ゲノムA Glutamine ゲノムB ロゼッタストーン • Marcotte, et al., Science 285:751 (1999) • 他の生物種でフュージョンしている２つの遺伝子は相互作用している可能性が高い系統プロファイル • Pellegrini et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96:4285 (1999) • オーソログ遺伝子のパターンを分類 E.coli S.cerevisiae B.subtilis H.influenzae !"#$ % & % !"#' % % & !"#( & % % !"#) !"#* !"#+ 同じパターンを持つ遺伝子は % & 進化的・機能的に関連がある & & % % % % & 微生物ゲノム比較解析システム＠基礎生物学研究所 http://mbgd.genome.ad.jp/ MBGDで作成された系統プロファイル光合成細菌らん藻だけで保存されている遺伝子：355 全生物種で保存されている遺伝子：42 比較ゲノム用のデータベース • COG: Clusters of Orthologous Groups – http://www.ncbi.nlm.nih.gov/COG/ • MBGD: Microbial Genome Database – http://mbgd.genome.ad.jp/ • PEDANT: Protein, Extraction, Description and Analysis Tool – http://pedant.gsf.de/ • SSDB: Sequence Similarity Database – http://www.genome.jp/kegg/genes.html SSDB • Gene/Protein Universe – アミノ酸配列の類似性を全対全で計算した結果をデータベース化 • Smith-Waterman search • 120以上の生物種 SSDB 隣接行列表現各クラスターにオーソログIDを割り当てるゲノム比較解析クラミジアゲノムの比較 http://www.genome.jp/kegg/catalog/org_list.html から ctr を選択し Genome map をクリックするとゲノム比較ツールへ飛ぶゲノム比較によるクラスター抽出