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[[研究内容紹介]]
#contents
*コドン組成に基づくBLSOM解析 [#h8b6838e]
遺伝子発現の翻訳過程において、mRNAの3塩基を単位とした配列情報(コドン)が一つのアミノ酸に対応付けられることにより蛋白質が合成される。コドンとアミノ酸との対応は、多対一の関係がある。このような同一のアミノ酸と対応するコドンを本研究では類義語コドンと呼ぶ。原核生物および真核生物の両方における類義語コドンの選択は、生物学的意味に乏しいと考えられていたが、多数の遺伝子の塩基配列が決定されるにつれ､予想外の規則性がコドン選択に見い出されてきた。我々は、微生物のコドン使用は細胞内tRNA量と関係することを見い出し、生産量の高い遺伝子ほど、コドン使用の片寄りが顕著なことを報告してきた(Ikemura, 1981a, 1982b, 1985)。遺伝情報において､同義コドンのどれが使用されてもアミノ酸を指定する上では等価で､タンパク質の機能に影響を及ぼすことはない。従って、同義コドン間の選択はtRNA量に適合したコドンを使用する方が、翻訳の効率や精度を上げることが判明しており、医・薬学や工学的に有用な遺伝子を人工合成する際の指針となっている。我々は、このコドン使用を使用し、29種のバクテリア由来の60、000の遺伝子を用いて自己組織化法を行うことにより遺伝子を分類し種固有のコドン使用特性および他のバクテリアとの関係を把握することを試みた([[Kanaya et al., 2001>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11591475]])。その結果、コドン使用の生物種による特徴を反映して、精度高くクラスタリング可能なことが判明した 。図1(a)は従来から一般的に用いられてきた主成分分析による遺伝子の分類結果であり、これを初期状態としてSOM解析を行った。図1(b)はSOMで得られた遺伝子の分類結果である。2種類以上の細菌の遺伝子が混在するメッシュは黒色で、1種類の細菌の遺伝子のみが存在するメッシュは細菌ごとに別色で示した。図(a)と図(b)を比べると、SOMにより、飛躍的に生物種別のクラスタリング能が高まっていることがわかる。クラスタリング結果より、解析に使用した29種間での各微生物種間の地図上での相対的な位置関係および各微生物がもつ個々の特徴をうかがい知ることが出来る。我々は、SOMより得られたクラスタリング結果を用いて、病原性大腸菌O157の外来性遺伝子の進化学的由来を推定した([[Kanaya et al., 2001>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11591475]])。水平移動した遺伝子のコドン使用は、その由来生物種側のコドン使用パターンを保持している例が多く、病原遺伝子類の水平伝播の過程や進化的由来についての基礎知見が得られる。図1(c)に示すように、SOMの持つ高いクラスタリング能を用いて広範囲の生物種を対象に微生物ゲノム間での遺伝子の水平移動の全体像を明らかにするが可能だと考えられる。