21世紀COEプログラム・ゲノム科学の知的情報基盤・研究拠点形成

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 環境ゲノミクス [ English | Japanese ]

阿久津 達也
馬見塚 拓
加藤 博章
梅田 真郷
ケモゲノミクス 薬理ゲノミクス
金久 實
京都大学 化学研究所
バイオインフォマティクスセンター
教授
金久 實
    反応ネットワークに よるゲノムとケミストリーの融合

     遺伝情報を担うDNA、RNA、タンパク質は遺伝コードとテンプレート(鋳型)に基づく複製・転写・翻訳で合成される。これに対し糖鎖、脂質、多くの二次代謝物質の構造はテンプレートに書かれているのではなく、生合成経路に書かれている。このような生合成コードは遺伝コードに比べてはるかに複雑であり、そのごく一部分が解読されているにすぎない。一方、抗生物質や生薬・薬用植物など生物が生産する化合物には、これまでの経験と知識から様々な有用性が見いだされ活用されている。多くの生物種の全ゲノム配列が決定されるに伴い、ゲノム中の遺伝子のレパートリーと生体内物質のレパートリーとの関連、さらには相互作用し得る生体外物質のレパートリーとの関連を推定できる可能性が出てきた。本研究ではこのような観点から生体内化学反応と合成・分解経路に関する知識を集約し、ゲノムとケミストリーを融合したバイオインフォマティクスの新たな方法論を開発して、創薬等の応用研究に適用することを目指している。
     生体内化学反応を触媒する酵素には EC番号がつけられ分類されている。EC番号は本来は反応の分類であるが、ゲノムのアノテーションで遺伝子にEC番号がつけられていることから明らかなように、酵素分子あるいは酵素遺伝子の分類にも使われている。この二重性が実はゲノムとケミストリーの融合という非常に重要な意味をもっている。我々は化合物の化学構造を比較するアルゴリズムを開発し、これをもとに化学反応に伴う化学構造変化を分類体系化して、EC番号を自動的にアサインできる方法を開発した。 多数の化合物の化学構造情報があれば、それらの間の反応ネットワークを推定し、酵素遺伝子のネットワークが推定できるわけである。ケミカル情報でゲノム解読をしたり、ゲノム情報でケミカル構造予測をしたりする 本研究の成果は 、ゲノム解読の国際的な知的情報基盤として提供しているKEGGシステムに取り込まれている。
    生命システム情報データベースKEGG

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