Databases for research on genome analysis for pigs Hirohide UENISHI Division of Animal Sciences, National Institute of Agrobiological Sciences

〔ミ ニ レ ビ ュ ー 〕

ブ タゲ ノ ム解 析 研 究 の た め の デ ー タベ ー ス

上西博英

独立行政法人農業生物資源研 究所 ・動物科学研究領域

Databases

for research

on genome

analysis

for pigs

Hirohide

UENISHI

Division of Animal Sciences, National Institute of Agrobiological Sciences

1.は じめ に

2001年 の 国 際 ヒ トゲ ノ ム シ ー ケ ン シ ン グ コ ン ソ ー シ

ア ム に よ る ヒ トゲ ノ ム 概 要 塩 基 配 列 の 公 開(Landerら

2001)に 引 き続 き 、 様 々 な 生 物 種 の ゲ ノ ム 塩 基 配 列 の

解 読 が 行 わ れ て い る。 多 くの 生 物 種 に お い て ゲ ノ ム 塩

基 配 列 解 読 プ ロ ジ ェ ク トが 存 在 し、 ゲ ノ ム 概 要 塩 基 配

列 が 既 に 公 開 さ れ て い る 。 家 畜 ・家 禽 に お い て も、 既

に ウ シ(http://www.genome.gov/12512874)、

ニ ワ トリ

(lnternational Chicken Genome

Sequencing Consortium

2004)で

は概 要 塩 基 配 列 の 解 読 が 完 了 して お り、 ブ タ

に お い て も現 在 国 際 コ ン ソ ー シ ア ム に よ る 解 読 が 進 行

し て い る(Schookら2005)。

こ れ ら ゲ ノ ム 塩,基配 列 の

情 報 だ け で は な く、 発 現 遺 伝 子 の 配 列 情 報 、 さ ら に 翻

訳 後 の タ ンパ ク 質 の 情 報 な どの 急 速 な 蓄 積 の 進 展 が み

られ 、 家 畜 ・

家 禽 の 分 野 に お い て も例 外 で は な い。

こ れ ら の 「

分 子 生 物 学 」的 な 情 報 は 、 そ の 情 報 量 の

膨 大 さか ら、 的確 に 整 理 さ れ 、 か つ ア ク セ ス の しや す

い イ ン タ フ ェ ー ス を備 え た デ ー タベ ー ス が 構 築 され る

こ とが 、 広 く利 用 さ れ る た め に 必 須 で あ る と言 え る 。

本 稿 に お い て は 、 ゲ ノ ム情 報 を活 用 した 研 究 の た め に

有 用 な デ ー タベ ー ス の 中 で 、 特 に家 畜 ・

家 禽 に お い て

有 用 な も の に つ い て 、 筆 者 も関 係 して い る ブ タ ゲ ノ ム

解 析 に 関 わ る デ ー タ ベ ー ス を 中 心 に 、 一 部 ウ シ、 ニ ワ

トリ等 他 の 家 畜 ・

家 禽 に つ い て 概 説 す る 。

2.デ ー タ ベ ー ス の 歴 史

核 酸 、 タ ンパ ク 質 の 配 列 は 、 基 本 的 に は そ れ ぞ れ4

種 類 の 塩 基 あ る い は20種 類 の ア ミ ノ 酸 残 基 の 組 み 合

わせ に よ っ て 構 成 さ れ て い る もの で 、 単 純 な 文 字 列 と

同 様 の 扱 い が 可 能 で あ る こ とが 多 く、 相 互 比 較 な どの

コ ン ピ ュ ー タ に よ る情 報 処 理 、 ま た デ ー タベ ー ス と し

て の情 報 提 供 に 対 して 親 和 性 が 高 い 。

1953年 のWatsonとCrickに

よ るDNAの

構 造 の 提 唱

(WatsonとCrick l953)、 ま た1951年 のSangerに よ る イ ン ス リ ン の 部 分 的 な 配 列 決 定(SangerとTuppy 19 51a;SangerとTuppy 1951b)な ど 以 来 、DNA及 び タ ンパ ク 質 の 配 列 の 報 告 が 相 次 ぐ 一 方 、1960年 代 前 半 か らDayhoffら に よ っ て 構 想 が 行 わ れ て き た タ ン パ ク 質 の 構 造 の 解 析 及 び デ ー タ 提 供 に コ ン ピ ュ ー タ を 利 用 す る 試 み か ら 、1965年 に65個 の タ ン パ ク 質 の 情 報 を 含 む 「Atlas of protein sequence and structure」(http://www. dayhoff.cc/MODAtlasSummary.htm1)が 作 り 出 さ れ た 。

こ れ は 最 初 の 本 格 的 な 分 子 生 物 学 の デ ー タ ベ ー ス と 呼 ん で も 良 い も の で あ り 、 そ の 後National Biomedical Research FoundationのProtein Information Resource(PIR;

http://pir.georgetown.edu/)へ と 発 展 を 遂 げ た 。 ま た 、 タ ン パ ク 質 の3次 元 構 造 に つ い て は 、Brookhaven Protein Data Bank(PDB)が1971年 に 開 設 さ れ 、 現 在 で は RCSB PDB(http://www.rcsb.org/)と し て 公 開 さ れ て い る 。 一 方 、1977年 にDNA塩 基 配 列 の 効 率 的 な 決 定 方 法 が 相 次 い で 発 表 さ れ(MaxamとGilbert l977;Sanger ら1977)、 核 酸 の 配 列 に つ い て も 急 速 に 情 報 が 蓄 積 す る こ と と な っ た 。 こ れ ら の 情 報 の 蓄 積 を 受 け て 、 分 子 生 物 学 に 関 わ る 情 報 を 提 供 す る セ ン タ ー と し て 、 米 国 で はNational Center of Biotechnology Information(NCBI)が 開 設 さ れ 、

ヨ ー ロ ッ パ で もEuropean Bioinformatics Institute(EBI) がEuropean Molecular Biology Laboratory(EMBL)の 一 部 門 と し て 設 立 さ れ た 。

こ の よ う に 蓄 積 さ れ た デ ー タ を 広 く公 開 し 共 有 す る

連 絡 先:上 西 博 英 、 独 立 行 政 法 人 農 業 生 物 資 源 研 究 所 ・動 物 科 学 研 究 領 域 〒305-8602茨 城 県 つ く ば 市 観 音 台2-1-2

上西

た め の し くみ と して 、 低 コ ス トで 大 量 の デ ー タ を通 信

す る シス テ ム が 必 要 と な る 。 こ の 方 面 で は、1970年

代

半 ば よ りフ ァ イ ル 転 送 の た め の 手 続 き(protocol)の 策

定 が 進 み 、 ま た コ ン ピ ュ ー タの 専 門家 で な くて も容 易

に フ ァ イ ル の 受 け 渡 し を可 能 と す る イ ン タ フ ェ ー ス が

次 々 と 開発 さ れ た 。初 期(1990年

代 前 半)に は 「Gopher」

と呼 ば れ る イ ン タ フ ェ ー ス が 普 及 し、1990年 代 半 ば か

ら は 、Gopherよ

り も早 くか ら概 念 的 に は 提 唱 さ れ て い

た 「World Wide Web(WWW)」

が 取 っ て 代 わ り、 塩 基

配 列 や タ ンパ ク 質 に つ い て の デ ー タベ ー ス にWWW

を通 じて ア ク セ ス で き る現 在 の よ う な シ ス テ ム が 成 立

した 。

核 酸 や ア ミ ノ酸 の 配 列 を 検 索 す る 方 法 と して 、 配 列

の 属 性 と し て の 遺 伝 子 名 な ど の 情 報 の 他 に 、 配 列 の 相

同性 を基 準 と して 必 要 な配 列 を 抽 出 す る 方 法 も存 在 す

る。 そ の た め の ツ ー ル と して 開 発 さ れ 、 広 く使 わ れ る

こ と に な っ た もの と し て 、1981年

に 発 表 され

たSmith-Watermanア

ル ゴ リズ ム(SmithとWatermanlg81)が

あ

る 。 そ の 後 、FASTAと

呼 ば れ る 方 法(Pearsonと

Lipman 1988)も

発 表 さ れ た もの の 、 高 速 性 と十 分 な 検

出 力 を兼 ね 備 え た 方 法 と して 、1990年

に 発 表 さ れ た

BLASTプ

ロ グ ラ ム(Altschulら1990)が

急 速 に 普 及 す

る こ と と な っ た 。 そ の 後 、 ギ ャ ッ プ の あ る配 列 の 比 較

も可 能 とす る 改 良 も な さ れ(Altschulら1997)、

事 実 上 、

BLASTは

相 同性 検 索 の 標 準 的 な 方 法 と し て の 地 位 を

確 立 して い る 。

これ らの 解 析 方 法 の 進 歩 、情 報 基 盤 の 充 実 を受 け て 、

核 酸 の 情 報 の 収 集 に つ い て も、 ゲ ノ ム塩 基 配 列 の 多 く

の 生 物 種 に お け る公 開 と平 行 し て 、 多 数 の 発 現 遺 伝 子

を 網 羅 的 に 収 集 す る 、expressed sequence tag(EST)

(Adamsら1991)の

よ う に 、 デ ー タ ベ ー ス に登 録 さ れ 、

遺 伝 子 の 機 能 等 の 情 報 と も有 機 的 に 関 連 づ け られ る こ

と に よ りそ の 価 値 を 発 揮 す る よ う な デ ー タ の 蓄 積 手 法

が 普 及 す る こ と と な っ た 。 家 畜 ・

家 禽 動 物 に お い て も 、

前 述 の よ う に ゲ ノ ム 塩 基 配 列 の 解 読 が 行 わ れ る と 同 時

に 、 発 現 遺 伝 子 情 報 の 蓄 積 も進 展 し て お り、 大 量 の デ

ー タ が 有 機 的 に 連 携 づ け られ た デ ー タベ ー ス の 有 用 性

が さ ら に大 き くな っ て い る と言 っ て よ い だ ろ う。

3.生 物 種 共 通 の デ ー タ ベ ー ス

様 々 な 生 物 種 を 網 羅 し た 分 子 生 物 学 的 な デ ー タベ ー

ス の 中 で 、 最 も規 模 が 大 き く、 か つ よ く利 用 され て い

る も の と い え ばNCBIの

提 供 す る デ ー タ ベ ー ス 群

(Wheelerら2007)で

あ る こ と は 異 論 の な い と こ ろ で あ

ろ う。NCBIの

デ ー タ ベ ー ス 群 は 多 岐 に わ た りそ れ ら

を 詳 述 す る に は 紙 幅 が 足 り な い た め 、 こ こ で は 代 表 的 な も の に つ い て 説 明 す る に と ど め る 。 NCBIの 中 で も 中 心 と な る デ ー タ ベ ー ス と い え る GenBank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/) (Bensonら2007)は 、1980年 代 初 頭 に 、 ワ シ ン ト ン DC近 郊 ベ セ ス ダ のNational Institutes of Health(NIH)内

に 設 立 さ れ た 。 現 在 で は1,000億 塩 基 以 上 のDNAな い しRNAの 配 列 を 蓄 積 し 公 開 し て い る 。GenBankは 前 述 のEMBL、 及 び 日 本 の 遺 伝 学 研 究 所 で1980年 代

よ り 運 営 さ れ て い るDNA Data Bank of Japan(DDBJ)と 国 際 塩 基 配 列 デ ー タ ベ ー ス を 共 同 構 築 し 、 ど の デ ー タ ベ ー ス に 登 録 さ れ て も 公 開 と 同 時 に 他 の デ ー タ ベ ー ス に 転 送 さ れ 、 共 通 に 閲 覧 で き る よ う な シ ス テ ム を 構 成 し て い る 。GenBankに=登 録 さ れ て い る 配 列 は 、 キ ー ワ ー ドで 検 索 す るEntrezBrowser(http://www _{.ncbi.nlm.nih.} gov/Entrez/)、BLASTプ ロ グ ラ ム に 基 づ く 相 同 性 検 索 に よ り 、 全 登 録 配 列 に 対 し て 、 あ る い はEST、STS (sequence tagged site;短 い 塩 基 配 列 断 片 で 、 通 常 は 染 色 体 上 の 位 置 が わ か っ て い る も の を 指 す)、GSS

(Genome Survey Sequence;ゲ ノ ム 塩 基 配 列 の 断 片)そ れ ぞ れ の デ ー タ セ ッ ト に 限 定 し た(あ る い は そ れ ら を 除 い た)検 索 を 行 う こ と が で き る 。 ま た 、GenBankの 内 容 は 、 そ の 他 の デ ー タ ベ ー ス 、 例 え ば 文 献 情 報 デ ー タ ベ ー ス で あ るPubMed(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ entrez/query.fcgi?db=PubMed)や 、 後 述 のGeneな ど か ら 塩 基 配 列 デ ー タ を 参 照 す る 際 に 利 用 さ れ て い る 。 さ ら に 、 塩 基 配 列 と 同 様 に 、 タ ン パ ク 質 の 配 列 に つ い て も 、 前 述 のPIRやPDBの 他 、SwissProtやPRFと い っ た デ ー タ ベ ー ス に 含 ま れ る 情 報 、 さ ら にGenBank、 及 び 遺 伝 子 や ゲ ノ ム の 情 報 か ら 重 複 を 除 い た セ ッ トで あ るRefSeq(後 述)中 の コ ー デ ィ ン グ 情 報 か ら 生 成 さ れ た タ ン パ ク 質 の 配 列 を 含 め て キ ー ワ ー ド検 索 が 可 能 な シ ス テ ム(EntrezProtein;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ entrez/query.fcgi?db=Protein)が 用 意 さ れ て い る 。 GenBankは 世 界 中 の 研 究 者 が 、 一 定 の 書 式 に 従 え ば 自 由 に 登 録 で き る シ ス テ ム で あ り、 配 列 の 重 複 に つ い て は 整 理 さ れ て い な い た め 、 検 索 に よ っ て 得 ら れ た デ ー タ に 冗 長 な 部 分 が 多 くそ の ま ま で は 利 用 に 耐 え な い 場 合 も 多 い 。NCBIで は 、 ゲ ノ ムDNAと そ のRNA転 写 産 物 及 び 翻 訳 に よ っ て 生 じ る と 見 ら れ る タ ン パ ク 質 に つ い て 、 代 表 的 な 生 物 種 に つ い て 「人 の 目 を 介 し て 」 取 捨 選 択 さ れ た 情 報 の 提 供 を 行 っ て お り、 “RefSeq” と 呼 称 さ れ て い る(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/) (Pruittら2007)。2007年7月24日 に 公 開 さ れ た RefSeq(リ リ ー ス24)に お い て は 、4,511の 生 物 種(ウ

ブ タ ゲ ノ ム解 析 研 究 の た め の デ ー タベ ー ス

イ ル ス を 含 む)に 由 来 す る3,866,210個 の タ ン パ ク 質 に 相 当 す る 配 列 が 登 録 さ れ て い る 。 こ の 中 に は 、 ウ シ 、 イ ヌ 、 ニ ワ ト リ に つ い て の ゲ ノ ム 概 要 塩 基 配 列 の 情 報 と 、 存 在 が 予 想 さ れ る 遺 伝 子 及 び タ ン パ ク 質 の 情 報 も 登 録 さ れ て い る 。 ブ タ に つ い て は ま だ 概 要 配 列 が 公 開 さ れ る 段 階 で は な い た め 情 報 は 不 完 全 で あ る が 、 1,000個 以 上 の タ ン パ ク 質 の 情 報 がRefSeq中 に 納 め ら れ て い る 。RefSeq中 に 登 録 さ れ て い る 遺 伝 子 、 タ ン パ ク 質 の 情 報 に つ い て は 、 キ ー ワ ー ド 検 索 が 可 能 な ”EntrezGenes”(http://www _{.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.} fcgi?db=gene)(Maglottら2007)か ら 閲 覧 す る こ と が で き る 。 遺 伝 子 の 染 色 体 上 の 位 置 、 ゲ ノ ム 塩,基 配 列 の 情 報 に つ い て は 、Genomic Biologyデ ー タ ベ ー ス(http://www _. ncbi.nlm.nih.gov/Genomes/)に ま と め ら れ て い る 。 多 型 マ ー カ ー や 遺 伝 子 の 染 色 体 上 の 位 置 に つ い て 詳 細 な 情 報 が 得 ら れ る 。2007年10月 現 在 で 、 ウ シ 、 ウ マ 、 ニ ワ ト リ 、 イ ヌ 、 ミ ツ バ チ に つ い て ゲ ノ ム 塩 基 配 列 を 含 め た 詳 細 な 情 報 が 提 供 さ れ て お り 、 ブ タ 、 ヒ ツ ジ に お い て は 各 種DNAマ ー カ ー が 染 色 体 上 に マ ッ プ さ れ た 地 図 の 情 報 を 得 る こ と が で き る 。 こ れ ら の 動 物 種 に お い て は 、NCBIで 提 供 し て い る 情 報 と 、 外 部 の リ ン ク が と も に 種 毎 に ま と め ら れ て 提 供 さ れ て い る 。 近 年 、 ゲ ノ ム ワ イ ド な 相 関 解 析 や 品 種 ・個 体 識 別 に お け る 有 用 性 が 注 目 さ れ るSNPに つ い て も 、dbSNP デ ー タ ベ ー ス(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/)が 用 意 さ れ て い る 。 ウ シ で は230万 個 以 上 、 ニ ワ ト リ で は 330万 個 以 上 のSNPがdbSNPに=登 録 さ れ て お り、 ヒ ト で 行 わ れ る の と 同 様 の 相 関 解 析 に 利 用 可 能 なSNPが 用 意 さ れ て い る 。 ブ タ で は 、 ま だUSDAに よ っ て 開 発 さ れ たSNP(Fahrenkrugら2002)を 中 心 に7,000個 弱 の 登 録 に と ど ま っ て い る が 、 フ ラ ン ス 、 デ ン マ ー ク 、 オ ラ ン ダ な ど が 精 力 的 にSNPの 開 発 を 行 っ て お り 、 ま た 筆 者 の グ ル ー プ も 後 述 の デ ー タ ベ ー ス で は 公 開 し て い る も の のdbSNPで は 未 公 開 の も の も 含 め 多 数 の SNPを 未 登 録 で あ り、 ブ タ に つ い て も 今 後 急 速 に デ ー タ が 蓄 積 す る こ と が 期 待 さ れ る 。 分 子 生 物 学 に 関 す る も う1つ の 統 合 デ ー タ ベ ー ス を 運 営 し て い る 機 関 と し て 、EBI/EMBL(Kulikovaら 2007)が あ る 。EBI/EMBLはNCBIと 比 較 す る と そ の 規 模 で は 一 歩 譲 る も の の 、 多 く の 特 徴 の あ る デ ー タ ベ ー ス を 備 え て お り、 利 用 価 値 は 大 き い 。 EBI/EMBLに お い て 、 特 に ゲ ノ ム 解 析 に 関 連 し て 重 要 な デ ー タ ベ ー ス と し て は 、 「Ensembl Genome Browser」 及 び 「Pre-Ensembl」 が あ る(Hubbardら2007)。

Ensemblに お い て は 、 ウ シ 、 ニ ワ ト リ 、 イ ヌ 、 ネ コ を 含 む35種 の ゲ ノ ム 塩 基 配 列 に つ い て の 詳 細 な 解 析 結 果 を 含 め た デ ー タ を 閲 覧 す る こ と が で き る 。 ま た 、 ま だ ゲ ノ ム 塩 基 配 列 情 報 が 完 全 で は な い か 、 ア ノ テ ー シ ョ ン が 十 分 に 行 わ れ て い な い 動 物 種 に つ い て もPre-Ensemblデ ー タ ベ ー ス が 用 意 さ れ て お り 、 ブ タ 、 ウ マ 、 及 び 最 も 原 始 的 な 脊 椎 動 物 の 一 種 で あ る ヤ ツ メ ウ ナ ギ な ど の 情 報 が 提 供 さ れ て い る 。 ブ タ に つ い て は 、 EBI/EMBLの 中 心 メ ン バ ー で あ るWellcome Trust Sanger Institute(WTSI)は 、 国 際 ブ タ ゲ ノ ム シ ー ケ ン シ ン グ コ ン ソ ー シ ア ム に よ る ゲ ノ ム 塩 基 配 列 の 解 読 に お い て 、 制 限 酵 素 分 解 し たBACク ロ ー ン を 用 い た ゲ ノ ム 地 図 で あ るFingerprint mapの 作 製 、 さ ら に 配 列 解 読 の た め のBACク ロ ー ン 及 び ホ ー ル ゲ ノ ム シ ョ ッ ト ガ ン 用 の プ ラ ス ミ ド ク ロ ー ン の 配 布 を 行 う と と も に 、 ゲ ノ ム 塩 基 配 列 解 読 の た め の ア セ ン ブ ル 作 業 等 を 行 う な ど 解 析 セ ン タ ー と し て 位 置 づ け ら れ て い る こ と も あ り、 ブ タ ゲ ノ ム 塩 基 配 列 情 報 の 発 信 に お い て も 積 極 的 で あ る 。 即 ち 、 ブ タ ゲ ノ ム 全 体 のBACク ロ ー ン に よ る 地 図 で あ るSus scrofa map(http://pre.ensembl.org/ Sus _scrofa_map/index.html)を 公 開 し 、 そ の 中 で 各BAC ク ロ ー ン の 位 置 情 報 と 解 読 担 当 機 関 、 既 に 解 読 の 完 了 し て い る ク ロ ー ン に つ い て は 塩 基 配 列 を 閲 覧 す る こ と も 可 能 に し て い る 。 さ ら に 塩 基 配 列 解 読 が 比 較 的 順 調 に 進 展 し て い る 第1、4、7、11、14、17染 色 体 に つ い て は 、 解 読 部 分 に つ い て の 配 列 の 、 ヒ トの 転 写 産 物 と の 比 較 な ど の 詳 細 な 情 報 を 、 他 の 染 色 体 に 先 行 し て 公 開 し て い る 。 ゲ ノ ム 上 に コ ー ド さ れ る 遺 伝 子 の 詳 細 に つ い て は 、 ゲ ノ ム 塩 基 配 列 と 発 現 遺 伝 子 情 報 を 単 に 比 較 し た だ け で は 確 定 で き な い 部 分 が あ り 、 「人 の 目 を 介 し た 」 よ り 詳 細 な ア ノ テ ー シ ョ ン の 作 業 が 必 要 で あ る 。 こ れ ら よ り 詳 細 な ア ノ テ ー シ ョ ン 情 報 を 提 供 す る も の と し て 、WTSIで は 「Vega」 と 呼 ば れ る デ ー タ ベ ー ス を 公 開 し て い る(http://vega.sanger.ac.uk/)(Ashurstら2005)。 Vegaで は 、 ヒ ト と 、 限 定 的 で は あ る も の の マ ウ ス 、 ゼ ブ ラ フ イ ッ シ ュ 、 イ ヌ 、 ブ タ の 合 計5種 に つ い て 、 既 知 の タ ンパ ク 質 の コ ー デ ィ ン グ 領 域 と 、確 認 さ れ た 、 あ る い は 想 定 さ れ る 転 写 産 物 、 偽 遺 伝 子 と見 ら れ る 領 域 の そ れ ぞ れ に つ い て 詳 細 な 情 報 を 提 供 し て い る 。 Vegaに お い て 最 も 情 報 の 充 実 し て い る ヒ ト に つ い て は 、7つ の 異 な る 研 究 グ ル ー プ が そ れ ぞ れ 染 色 体 を 分 担 し て ア ノ テ ー シ ョ ン を 行 っ て い る 。現 在 の と こ ろ 、 第2、4、5及 び11染 色 体 を 除 く19対 の 染 色 体 に つ い て 、染 色 体 全 体 の ア ノ テ ー シ ョ ン を ほ ぼ 完 了 し て い る 。

上 西

ブ タ に つ い て は 、 前 述 の よ う に ゲ ノ ム 塩 ・基 配 列 の 解 読 をWTSIが 主 導 し て 行 っ て い る こ と も あ り、 ま だ ゲ ノ ム 塩 基 配 列 全 体 が 公 開 さ れ て い な い 段 階 に も か か わ ら ず 、 ア イ オ ワ 州 立 大 の 要 請 で 解 読 を 行 っ た 第17染 色 体 の 一 部 に つ い て 詳 細 な 解 析 状 況 を 公 開 し て い る 。 さ ら に 、NCBI及 びWTSIに よ っ て 提 供 さ れ て い る サ ー ビ ス で 、 見 落 と し て は な ら な い も の はTrace Archive(NCBI)/Trace Server(EBI/EMBL)が あ る 。 こ れ ら は 塩 基 配 列 解 読 に お い てDNAシ ー ケ ン サ ー に よ っ て 生 成 さ れ た 「生 デ ー タ 」そ の も の で あ り 、 単 な る A/T/G/Cの 塩 基 配 列 の デ ー タ と 比 較 し て 、 品 質 に 関 す る 情 報 を 含 む と い う 点 で 非 常 に 情 報 量 の 豊 富 な も の で あ る 。 こ れ ま で(平 成19年10月8日 現 在)に977種 (亜 種 や 系 統 を 含 む)に つ い て の デ ー タ が 登 録 ・公 開 さ れ て い る 。 特 に 、ESTや ホ ー ル ゲ ノ ム シ ョ ッ ト ガ ン の 生 デ ー タ は 、 利 用 す る に 当 た っ て そ の 解 析 デ ー タ の 品 質 が 重 要 な 要 素 で あ る こ と か ら 、GenBank、EMBLあ る い はDDBJの 様 な 一 般 的 な 塩 基 配 列 デ ー タ ベ ー ス に は 登 録 さ れ ず 、 直 接Trace Archiveに の み 登 録 さ れ て い る こ と が あ る 。 例 え ば デ ン マ ー ク と 中 国 の 共 同 研 究 (Sino-Danish Joint Venture Project;SDJVP、 後 述)に よ る ブ タ ホ ー ル ゲ ノ ム シ ョ ッ ト ガ ン 及 びEST解 析 の デ ー タ は 、GenBankな い しEMBLデ ー タ ベ ー ス で は 閲 覧 で き ず 、TraceArchive(あ る い はTrace Server)で の み 確 認 す る こ と が で き る 。 日 本 に お け る 塩 基 配 列 情 報 の デ ー タ ベ ー ス で あ り 、GenBank、EMBL Nucleotide Sequence Databaseと 国 際 塩 基 配 列 デ ー タ ベ ー ス を 共 同 構 築 し て い るDDBJに は 、 残 念 な が ら ま だTrace Archiveに 相 当 す る も の は な く 、 日 本 か ら の シ ー ケ ン ス デ ー タ の 円 滑 な 情 報 発 信 の た め に も 開 設 が 待 た れ る と こ ろ で あ る 。 NCBIのTrace Archive(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ Traces/)に お い て は 、 こ れ ら の 配 列 デ ー タ に 対 す る 相 同 性 検 索 や 、 生 デ ー タ そ の も の の 取 得 を 行 う こ と が で き る 。 生 デ ー タ の 取 得 に 当 た っ て は 、 ネ ッ ト ワ ー ク や サ ー バ の 能 力 上 の 問 題 か ら 、 一 度 に 取 得 で き る 配 列 数 に 上 限(40,000個)が 設 け ら れ て い る た め 、 例 え ば 上 記 SDJVPに よ る ブ タEST解 析 の デ ー タ 全 て を 取 得 す る た め に は 少 々 の コ ン ピ ュ ー タ 言 語(Perl)の 知 識 が 必 要 と な る が 、 あ ま り 困 難 な も の で は な い 。http://www. ncbi.nlm.nih.gov/Traces/trace.cgi?cmd=show&f=doc&m=

obtain&s=stipsに 、NCBIが 提 供 す るquery_tracedbと 名 付 け ら れ たPerlス ク リ プ ト を 川 い て 大 量 の デ ー タ を ダ ウ ン ロ ー ドす る 方 法 に つ い て 解 説 さ れ て い る 。 こ れ ま で に 解 説 し たNCBIやEBIの 多 く の デ ー タ ベ ー ス は_{、 も と の フ ァ イ ル そ の も の の 配 布 の た め のFTP} サ イ ト を 用 意 し て い る こ と が 多 く 、 研 究 者 自 身 が ダ ウ ン ロ ー ド し て 自 身 の コ ン ピ ュ ー タ でBLAST相 同 性 解 析 を 行 う こ と も で き る 。 例 え ば 、NCBIのRefSeqは ftp://ftp.ncbi.nih.gov/refseq/release/か ら 全 て の デ ー タ を ダ ウ ン ロ ー ドす る こ と が 可 能 で あ る 。 そ の 他 、発 現 遺 伝 子 に 関 す る デ ー タ ベ ー ス と し て は 、 The Institute for Genome Research(TIGR)(現 在 はThe Center for the Advancement of Genomics(TCAG)と 統 合

さ れ てJ.Craig Venter Institute(JCVI)に 改 称)に よ る Gene Indicesが あ る(Leeら2005)。ESTやcDNAの 全 長 解 読 の 結 果 を ま と め て(ア セ ン ブ ル)、Tentative Consensus(TC)と 呼 ば れ る 仮 想 的 な 転 写 産 物 の 配 列 を

生 成 し 公 開 し て い る(http://www.tigr.org/の 「Database」 の 中 の 「Gene Indices」 か ら ア ク セ ス 可 能 。 現 在 ハ ー バ ー ド大 学 内Dana Farber Cancer Instituteの サ ー バ に 移 管 中 で あ る)。 こ れ ら の よ う に 、 こ れ ま で ヒ トや マ ウ ス に つ い て の 情 報 が 中 心 と 思 わ れ て い た 公 的 な ゲ ノ ム 情 報 に 関 す る デ ー タ ベ ー ス に つ い て も 、 家 畜 動 物 に 関 す る 情 報 の 蓄 積 が 急 速 に 進 展 し て お り 、 畜 産 に 関 わ る 研 究 者 に と っ て も こ れ ら 全 生 物 種 を 取 り扱 う デ ー タ ベ ー ス の 直 接 的 な 重 要 性 が よ り増 し て い る と 考 え て 良 い 。 4.家 畜 に 特 化 し た デ ー タ ベ ー ス 前 章 で は 、 生 物 種 一 般 を 対 象 と し た デ ー タ ベ ー ス に つ い て 、 家 畜 ・家 禽 動 物 で の デ ー タ の 提 供 状 況 を 中 心 に 解 説 を 行 っ た が 、 家 畜 ・家 禽 を ゲ ノ ム 解 析 の 対 象 と し て い る 各 研 究 機 関 に お い て も 独 自 の デ ー タ ベ ー ス の 構 築 と 公 開 を 行 っ て い る こ と が 多 い 。本 章 に お い て は 、 特 に 筆 者 の 専 門 で あ る ブ タ に つ い て 詳 述 し、 ウ シ 、 ニ ワ ト リ 等 他 の 家 畜 ・家 禽 に つ い て も 簡 単 に 触 れ る こ と と す る 。 家 畜 に 関 し て 、 以 前 よ りDNAマ ー カ ー や 地 図 の デ ー タ に つ い て 公 開 し て き た 、Roslininstituteが 運 営 し て い る “ArkDB”(http://www.thearkdb.org/)(Huら2001) は 、 ア ヒ ル 、 ウ ズ ラ 、 ウ シ 、 ウ マ 、 サ ケ 、 シ カ 、 シ チ メ ン チ ョ ウ 、 ス ズ キ 、 ブ タ 、 ニ ワ ト リ 、 ネ コ 、 ヒ ツ ジ の12種 の 家 畜 ・家 禽 ・魚 類 に つ い て のDNAマ ー カ ー 及 び 地 図 情 報 を 提 供 し て い る 。 例 え ば ブ タ に お い て は 、 80個 以 上 の 異 な る 報 告 に 基 づ く 連 鎖 地 図 に つ い て 、 Javaに 基 づ く シ ス テ ム に よ りマ ー カ ー の 情 報 と と も に 閲 覧 す る こ と が で き る 。 現 在 は シ ス テ ム の リ ニ ュ ー ア ル 中 で あ り、 マ ー カ ー 名 か ら 地 図 情 報 を 検 索 す る こ と は 困 難 で あ る が 、 近 い 将 来 に イ ン タ フ ェ ー ス が 改 善 さ

ブ タ ゲ ノ ム解 析 研 究 の た め の デ ー タ ベ ー ス

れ る も の と 考 え ら れ る 。 家 畜 ゲ ノ ム 解 析 に お い て は 、 形 質 を 支 配 す る ゲ ノ ム 領 域 を 同 定 し 育 種 に 役 立 て る こ と が 最 も 直 接 的 か つ 主 要 な 目 的 と 考 え ら れ て い る が 、 形 質 と ゲ ノ ム 領 域 の 関 連 に つ い て の 解 析 に 従 事 す る 研 究 者 に と っ て 、 こ れ ま で に 、 ど の よ う な ゲ ノ ム 領 域 で 、 ど の よ う な 形 質 と の 関 連 が 指 摘 さ れ て い る か と い う こ と に つ い て 知 る こ と は 、 研 究 の 進 捗 に お い て 極 め て 有 用 で あ る こ と は 論 を 待 た な い 。 し か し な が ら 、PubMed等 の 文 献 検 索 に よ っ て こ れ ら 家 畜 ・家 禽 の ゲ ノ ム 領 域 と 形 質 と の 関 連 に つ い て の 情 報 を 収 集 す る こ と は 、 極 め て 多 く の 労 力 を 必 要 と す る 。 こ の よ う な 際 に 非 常 に 有 用 な デ ー タ ベ ー ス と し て 、Animal QTL Database(AnimalQTLdb)が 挙 げ ら れ る(http://www.animalgenome.org/QTLdb/)。2004 年 の 開 発 当 初 は 、NCBIのMap Viewerの 一 部 分 と し て の 実 装 で あ り 、 ブ タ の466個 の 量 的 形 質 座 位 (Quantitative Trait Loci;QTL)を 取 り扱 う の み で あ っ た が(2004年 中 に 取 り 扱 うQTL数 は791個 に 増 強) (Huら2005)、 国 際 ブ タ ゲ ノ ム シ ー ケ ン シ ン グ コ ン ソ ー シ ア ム に お け るFingerprint地 図_{、 放 射 線 雑 種 細 胞} (radiation hybrid;RH)パ ネ ル に よ る 物 理 地 図(RH地 図)、 SNP情 報 、 ヒ ト ゲ ノ ム と の 比 較 地 図 の 組 み 込 み 、 さ ら に ウ シ や ニ ワ ト リ に つ い て の デ ー タ の 追 加 を 行 っ て 、 ア イ オ ワ 州 立 大 の サ ー バ か ら公 開 が 行 わ れ て い る(Hu ら2007)。 AnimalQTLdbは 、 ブ タ で はllo個 の 文 献 か ら1,675 個 、 ウ シ で は55個 の 文 献 か ら846個 、 ニ ワ ト リ で は 45個 の 文 献 か ら657個 のQTLの 情 報 を 公 開 し て い る (2007年10月 現 在)。QTLの 情 報 は 、 染 色 体 上 の 位 置 か ら だ け で は な く 、 形 質 の 種 類(肉 質 、 繁 殖 性 や 抗 病 性)か ら も 検 索 す る こ と が で き る 。 特 に ブ タ に 関 し て は 、 米 国 農 務 省(USDA)を 中 心 と し て 開 発 さ れ た マ イ ク ロ サ テ ラ イ ト マ ー カ ー に よ る 連 鎖 地 図 やRH地 図 、 USDAに よ るSNPの マ ッ ピ ン グ 情 報 、 ヒ ト と の 染 色 体 の 対 応 関 係 な ど が 簡 潔 に 表 示 さ れ る な ど 、 地 図 の 情 報 に つ い て も 非 常 に 充 実 し た も の と な っ て い る 。 ウ シ 及 び ニ ワ ト リ に つ い て も 、QTL情 報 だ け で は な く 、 ブ タ ほ ど 充 実 し た も の で は な い が 、SNPの マ ッ ピ ン グ 情 報 な ど の 公 開 を 行 っ て い る 。 ウ シ のQTL・EST・ ゲ ノ ム 配 列 の デ ー タ ベ ー ス と し て は 、 他 にTexas A&M Universityで 運 営 さ れ て い るBovine Genome Database

(http://racerxOO.tamu.edu/bovine/)が 代 表 的 な も の と し て 挙 げ ら れ る 。 上 述 のRHパ ネ ル の 構 築 、 あ る い はEST解 析 な ど の 発 現 遺 伝 子 解 析 を 行 っ て い る 各 研 究 グ ル ー プ に お い て も 、 そ れ ぞ れ の 研 究 成 果 の1次 発 信 元 と し て デ ー タ ベ ー ス を 構 築 し て い る こ と も 多 い_{。例 え ば ブ タ に お い て 、} ミ ネ ソ タ 大 学 の グ ル ー プ と と も にRHパ ネ ル を 開 発 し た フ ラ ン ス 農 業 研 究 所(INRA)で は 、RHパ ネ ル を 用 い て 作 製 し た 地 図 を 、Webペ ー ジ を 通 じ て 公 開 す る と と も に 、INRAよ り 配 布 を 受 け たRHパ ネ ル を 用 い た タ イ ピ ン グ の 際 に 、 染 色 体 上 の 位 置 を 簡 便 に 知 る 為 の マ ッ ピ ン グ ツ ー ル の 公 開 を 行 っ て い る(http:〃imprh . toulouse.inra.fr/)(Milanら2000)。 ま た 、 デ ン マ ー ク と 中 国 の 共 同 プ ロ ジ ェ ク ト(SDJVP)と し て 行 わ れ た 約 100万 個 のEST解 析 結 果 は 、 「PigESTServer」 (http://pigest.ku.dk/server/index.html)と し て 、ESTの 配 列 そ の も の と 、 同 種 の 配 列 を ま と め た も の(Cluster)、 が キ ー ワ ー ド検 索 可 能 な デ ー タ ベ ー ス と し て 公 開 さ れ て い る(Gorodkinら2007)。 ま た 、EST解 析 に 先 立 っ て 行 わ れ た0.66倍 量 の ホ ー ル ゲ ノ ム シ ョ ッ トガ ン 、 さ ら にGenBankに 登 録 さ れ て い る 、 そ の 他 の ゲ ノ ム 塩 基 配 列 及 びmRNAの デ ー タ も 併 せ て 、 さ ら に 解 析 の 過 程 で 検 出 さ れ たSNPの 情 報 も 含 め て 「Pig Genomic Information System(PigGIS)」(http://www.piggis.org/) (Ruanら2007)を 構 築 し公 開 し て い る 。 こ れ ま で 、 日 本 に お い て も 、 ブ タ ゲ ノ ム 解 析 の 分 野 に お い て 、 発 現 遺 伝 子 解 析 、 特 定 領 域 の ゲ ノ ム 塩 基 配 列 解 読 、 染 色 体 地 図 の 作 成 な ど を 行 っ て き た 。 特 に 、 発 現 遺 伝 子 解 析 に お い て は 、 発 現 遺 伝 子 全 長 が 多 く含 ま れ て い る こ と が 期 待 さ れ る 「完 全 長cDNAラ イ ブ ラ リ ー 」 を 用 い たEST解 析 を 中 心 に 行 っ て き た 。 そ の 筆 者 ら のEST解 析 の 結 果 を 公 開 す る た め に 、 「Pig EST Data Explorer」(pEDE)と 呼 ぶ デ ー タ ベ ー ス を 構 築 し 、 7万 個 弱 のESTを ま と め た3万 以 上 の 異 な る 種 類 の 転 写 産 物 の 配 列 を 、 キ ー ワ ー ド検 索 に よ り 表 示 す る シ ス テ ム を 用 意 し た(Uenishiら2004)。 筆 者 ら のESTの 数 は 平 成18年 度 中 に19万 に ま で 増 加 し 、7万 種 類 近 い 転 写 産 物 の 配 列 を 公 開 す る と と も に 、1万 個 強 の cDNA全 長 を 解 読 し た 結 果 に つ い て も統 合 し 、 名 前 も 「Pig Expression Data Explorer」(略 称 はPEDEで 同 じ)と し て 公 開 し て い る(http://pede.dna.affrc.gojp/)(Uenishi ら2007)。 こ の デ ー タ ベ ー ス に は 、15種 類 の 組 織 ・細 胞 に 由 来 す るcDNAラ イ ブ ラ リ ー(内13種 類 の 組 織 ・ 細 胞 は 完 全 長cDNAラ イ ブ ラ リ ー)を 用 い たEST解 析 の 結 果 得 ら れ た 、 ブ タ の ゲ ノ ム 上 に 存 在 す る 遺 伝 子 (20,000∼25,000程 度)の 半 数 近 く(約10,000個 以 上) に 相 当 す る と 考 え ら れ る 発 現 遺 伝 子 の 配 列 を 格 納 し て い る 。 さ ら に 、 こ れ ら のESTの 中 で 同 一 の 配 列 を ま と め た 中 の 代 表 ク ロ ー ン10,147個 の 完 全 長cDNA配 列

上西

(お よ そ7,400個

の 異 な る ゲ ノム 上 の 位 置 に 由 来 す る転

写 産 物 と 考 え られ る)を 、 ヒ ト、 マ ウ ス 、 ウ シ 、 イ ヌ

と い っ た 全 ゲ ノ ム 解 読 が 行 わ れ た 代 表 的 な哺 乳 動 物 の

遺 伝 子 との 相 同性 につ い て 比 較 し た 情 報 を付 加 して い

る 。 デ ー タ ベ ー ス の 内 容 に 対 して 、 遺 伝 子 名 、 キ ー ワ

ー ドに よ る 検 索 、 またGene Ontologyの 分 類 に基 づ い

た 表 示 の イ ン タ フ ェ ー ス 等 を備 え て お り、 ブ タ完 全 長

cDNAの

デ ー タベ ー ス と し て は 現 在 世 界 で 唯 一 の も の

で あ る。

こ こ で 取 り上 げ た 以 外 に も、 多 く の 家 畜 ・

家 禽 の ゲ

ノ ム 解 析 の 結 果 を提 供 す る デ ー タ ベ ー ス が 構 築 さ れ

て い る 。 代 表 的 な も の が 、NCBIの

ウ シ 、 ブ タ、 ニ

ワ ト リそ れ ぞ れ の ゲ ノ ム 解 析 に 関 す る ポ ー タ ル ペ ー

ジ(表1)か

ら リ ン ク さ れ て い る の で 、 参 考 に す る と

良 い 。

表1.デ ー タ ベ ー ス の 一 覧 1.様 々 な生 物 種 に対 応 した デ ー タベ ース の 例

ブ タ ゲ ノ ム 解 析 研 究 の た め の デ ー タベ ー ス

5.デ ー タ ベ ー ス構 築 に つ い て

ゲ ノ ム解 析 の 結 果 は 、 他 の 研 究 者 に 利 用 さ れ る こ と

に よ っ て そ の 価 値 は 飛 躍 的 に 高 ま る。 あ る い は 、 他 の

研 究 者 に利 用 され る こ とが ゲ ノ ム 解 析 研 究 の 存 在 意 義

と も言 え る 。 そ の た め に も、 解 析 結 果 を デ ー タベ ー ス

化 し、WWWな

ど を通 じ て公 開 す る こ と は重 要 で あ る。

しか し なが ら、 解 析 デ ー タ を デ ー タベ ー ス に適 し た形

に 整 理 し、 実 際 に デ ー タベ ー ス を構 築 し、 さ らに 公 開

す る た め の イ ン タ フ ェ ー ス を用 意 す る と い う こ と に 関

して は 、 敷 居 が 高 い と考 え て い る 向 き も多 い の で は な

い か と思 わ れ る 。 ま た 、 デ ー タベ ー ス の 作 製 を専 門 業

者 な どに 外 注 して も 、 費 用 が か さ む だ け で は な く、 必

ず し も研 究 者 の 意 図 の と お りの も の が で き あ が る と も

限 ら な い 。 そ こ で 、 本 章 で は ゲ ノ ム 解 析 に 関 わ る研 究

者 が デ ー タベ ー ス を作 製 す る際 の 、 簡 単 な 手 引 き と注

意 点 を示 す こ と とす る 。

デ ー タ ベ ー ス の 形 式 と して 一・

番 簡 単 な の は、 あ た か

も情 報 が 記 載 さ れ た カ ー ドを積 み 重 ね る よ う な デ ー タ

ベ ー ス で あ る 。 か つ て は 、 個 人 的 な研 究 結 果 、 あ る い

は 試 薬 の 調 製 方 法 な ど をMacintoshのHyperCardや

FileMakerな

ど を使 っ て 作 製 し て い た 研 究 者 も多 い よ

う に、 デ ー タベ ー ス と して は 最 も敷 居 の 低 い 方 法 で あ

り、 デ ー タ ベ ー ス の 設 計 に お い て も必 要 な項 目 を考 え

る だ け で す む の で 簡 単 で あ る 。 ま た 、 デ ー タ数 が 少 な

い 内 は 非 常 に 動 作 も軽 い 。 しか しな が ら、 デ ー タの 重

複 が 発 生 しや す い 、 複 数 の カ ー ドに ま た が る 変 更 が 生

じた 際 に デ ー タ の 訂 正 が 煩 雑 に な る 、 複 数 の 異 な る カ

ー ドを また が っ て 検 索 を行 う こ とが 難 しい な ど

、 ゲ ノ

ム解 析 情 報 の よ う に1つ1つ

の 項 目 は(塩 基 配 列 、 対

応 す る 遺 伝 子 な ど)比 較 的 単 純 で あ る に も か か わ らず

項 目数 が 多 く、 しか もデ ー タベ ー ス の 拡 張 に した が っ

て 項 目数 が 増 加 す る宿 命 に あ り、 か つ そ れ らの 項 目が

複 雑 に 関 連 し合 っ て い る デ ー タ の 取 り扱 い に は 不 向 き

で あ る 。

ゲ ノ ム解 析 の 結 果 を デ ー タベ ー ス 化 す る 際 に と ど ま

らず 、 デ ー タベ ー ス を作 製 す る際 に ま ず 考 慮 す べ き事

柄 は、 「あ ら ゆ る デ ー タ はn項 の 関係 で 表 さ れ る 」 とい

う こ と で あ る 。 あ る い は 、 「

全 て の デ ー タ は2次

元 の

表 、 な い し2次 元 の 表 の 組 み 合 わ せ で 表 現 さ れ 得 る 」

と言 い換 え て も よい 。 こ の 概 念 の 最 初 の 理 念 的 根 拠 は

1970年 にEdgar Frank Coddに

よ って 提 示 さ れ 、 リ レ ー

シ ョナ ル(関 係)デ ー タ モ デ ル と称 さ れ て い る(Codd

l970)。

リ レー シ ョナ ル デ ー タモ デ ル に 従 う こ と に よ

り、 デ ー タ の対 応 関 係 が 明 確 化 し、 項 目数 の 増 加 な ど

に柔 軟 に対 応 で き る拡 張 性 の 高 い デ ー タ ベ ー ス の 構 築

が 可 能 と な る 。 本 モ デ ル を 利 用 し た デ ー タ ベ ー ス 管 理 シ ス テ ム は 、Oracle(http://www.oracle.com/)、MySQL (http://www.mysql.com/)な ど 、 商 品 、 あ る い は 対 価 を 要 求 し な い も の も含 め て 数 多 く存 在 し て い る 。 筆 者 が 構 築 し たPEDEデ ー タ ベ ー ス に お い て は 、 利 用 に 際 し て 対 価 を 要 求 せ ず 、 商 用 利 用 に つ い て も 制 限 の な い PostgreSQLを 使 用 し て い る(http://www.postgresql.org/)。 例 と し て 、 筆 者 ら が 構 築 し た デ ー タ ベ ー ス に お け る テ ー ブ ル 構 築 の 考 え 方 を 述 べ る(図1) _。 例 え ば 、 ブ タEST解 析 の 結 果 を 、 同 じ配 列 を ひ と ま と め に す る 操 作(ア セ ン ブ ル)を 行 い 、 ヒ トの 遺 伝 子 の セ ッ ト(RefSeq)に 対 し てBLASTに よ る 相 同 性 解 析 を 行 っ た 上 で 、 検 索 結 果 を 対 応 が 予 想 さ れ る 遺 伝 子 名 も 併 せ て デ ー タ ベ ー ス 化 す る 、 と い う 操 作 に つ い て 考 え

て み る 。PEDEに お い て はTGICLと 呼 ば れ るTIGRが 開 発 し たESTの ア セ ン ブ ル の た め の ツ ー ル(Perteaら 2003)を 用 い て い る が 、 そ の 結 果 と し て 、 ア セ ン ブ リ (い く つ か の 配 列 が ま と ま っ た も の)と そ の 配 列 、 ア セ ン ブ リ と そ れ に 所 属 す るEST、 と い っ た2つ の 関 係 (リ レ ー シ ョ ン)が 発 生 す る 。 さ ら に 、 こ の よ う に し て 得 ら れ た ア セ ン ブ リ の 配 列 を ヒ トRefSeq mRNAの セ ッ ト に 対 し てBLAST相 同 性 検 索 を 行 う と 、 ア セ ン ブ リ と 、RefSeqに 含 ま れ る 遺 伝 子 名 と 相 同 性 の 程 度 (BLAST score)な ど の 情 報 が 対 応 づ け ら れ る 。BLAST の 検 索 結 果 な ど の デ ー タ は 基 本 的 に は 文 字 情 報(テ キ ス ト)あ る い は 数 値 で あ り 、 こ れ ら を 図IC・Dの よ う に 別 々 の テ ー ブ ル と し て 表 現 し 、 デ ー タ ベ ー ス 中 に 格 納 す る 。 そ れ ぞ れ の テ ー ブ ル は 何 ら か の 共 通 な 項 目 (キ ー)に よ っ て 連 結 さ れ て い る 。 こ こ で 、 例 え ば 遺 伝 子 名 に よ っ て 検 索 リ ク エ ス トが 行 わ れ た 際 に 、 そ の 遺 伝 子 に つ い て 規 定 以 上 の(例 え ばBLAST scoreが100 以 上)の 値 を 示 し たBLAST検 索 の 結 果 を リ ス ト ア ッ プ し 、 対 応 す る ア セ ン ブ リ のID、 さ ら に そ の ア セ ン ブ リ に 所 属 す るESTを 抽 出 す る 、 と い う 操 作 が 自 動 的 に 行 わ れ る シ ス テ ム を 作 製 す る こ と に な る 。 例 え ば 、 表 の よ う な テ ー ブ ル に 対 し て 、 遺 伝 子 名 「CDIB」 に 対 応 す るBLAST scoreが100以 上 で ヒ ッ トす るBLAST検 索 の 結 果 を テ ー ブ ル か ら 抽 出 す る の で あ れ ば 、 そ の た め の 構 文(問 い 合 わ せ 文)は 次 の よ う に な る 。 select*fromrefseq _{_blastwheresymbol=’CDIB’and} score>=100; さ ら に 問 い 合 わ せ 内 容 が 複 雑 に な っ た と し て も 、 条 件 を 変 更 す る か 、 複 数 の 文 を 組 み 合 わ せ る か に よ っ て 対 応 す る こ と が 可 能 で あ る 。 さ ら に 、 こ の よ う に し て 構 築 し た デ ー タ ベ ー ス を

上西

図1.Pig Expression Data Explorer(http://pede.dna.affrc.gojp/)に お け る デ ー タベ ー ス 構 成 の 例 。 キ ー ワ ー ド検 索 画 面(http;//pede.dna.affrc.go.jp/seq_searchlseq_viewer.php) (A)で 遺 伝 子 名(図 で はCDIB)とBLASTscore(図 で は100以 上)を 指 定 し て 検 索 を 行 っ と 、 条 件 に 一 致 す る 結 果 が 表 示 さ れ る(B)。 こ こ で は 、BLAST検 索 の 結 果 を テ ー ブ ル 化 し た 中 か ら 条 件 に 合 う 行 を 抽 出(C)し て 表 示 し て い る 。 さ ら に 一 致 し た ア セ ン ブ リ を 構 成 す るESTや そ の 配 列 は 別 の 表 か ら抽 出 さ れ(D)、 表 示 さ れ る(E)。 一 般 に 公 開 す る た め に は 、WWWで ア ク セ ス 可 能 な シ ス テ ム に つ い て も 設 計 す る 必 要 が あ る 。 一 般 に WWWサ ー バ はApache(http://www.apache.org/)と 呼 ば れ る ソ フ ト ウ ェ ア を 用 い て 構 築 す る こ と が 多 い が 、 PostgreSQLで 構 築 さ れ た デ ー タベ ー ス に 対 し てwww を 通 じ て ア ク セ ス す る 際 に は 、PHPと 呼 ば れ る ス ク リ プ ト言 語 を 用 い る 方 法 が 簡 便 で あ る 。 基 本 的 な 事 項 に つ い て は 既 存 の 日 本 語 で も 良 書 が 数 多 く 出 て い る の で (例 え ば 石 井2006;堀 田 と 桑 村2004)、 参 考 に す る と 良 い だ ろ う 。 サ ー バ と し て 使 用 す る コ ン ピ ュ ー タ も 、 一 般 的 な パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ を 用 い てUNIX(あ る い はLinux)の サ ー バ と し て 用 い る と 非 常 に 安 価 で あ る 。 サ ー バ のOSも 無 料 で 入 手 可 能 で 、 か つ 安 定 し て 動 作 す る も の が 多 数 存 在 す る(http://fedoraprojectorg/、

ブ タ ゲ ノ ム 解 析 研 究 の た め の デ ー タベ ー ス

http://www.vinelinux.org/な ど)。

公 開 デ ー タベ ー ス を 作 製 す る 際 の 注 意 点 と し て 、 不

特 定 多 数 か らの ア ク セ ス を 受 け る存 在 に な る 、 と い う

こ とが 挙 げ られ る 。 研 究 者 か らの ア ク セ ス の み で あ れ

ば ほ と ん ど 問 題 に な らな い が 、 有 用 な デ ー タ ベ ー ス と

し て 広 く ア ク セ ス さ れ る よ う に な る と 、 実 際 に は 、

WWWサ

ー バ に対 す る 攻 撃 と考 え ら れ る ア ク セ ス が 急

増 す る 。OS及

び サ ー バ の ソ フ トウ ェ ア に つ い て 常 に

最 新 版 あ る い は脆 弱 性 を カバ ー す る 修 正(パ ッチ)を 導

入 して お く と と も に 、 デ ー タベ ー ス の 検 索 時 に不 正 な

文 字 列 を入 力 され る こ と に よ っ て デ ー タベ ー ス が 勝 手

に 書 き換 え ら れ る よ う な こ と を 防 ぐ し くみ を実 装 して

お くこ とが 必 要 で あ る。

6.お わ り に

家 畜 ・

家 禽 の 研 究 に と ど ま ら ず 、 分 子 生 物 学 を 利 用 し

た研 究 を行 う に 当 た っ て 、 こ れ ま で の 研 究 蓄 積 を い か

に 効 率 的 に 利 用 す る か 、 とい う点 が ま す ます 重 要 に な

っ て きて い る 。 特 に、 公 的 な デ ー タベ ー ス に登 録 さ れ

て い る 内 容 は 、 誰 に で も ア ク セ ス 可 能 な も の で あ り、

そ れ らの 利 用 法 に つ い て 習 熟 す る こ と は 競 争 力 の あ る

研 究 を行 う に 当 た っ て 非 常 に重 要 で あ る 。 ま た 、 そ の

結 果 と して 得 ら れ る デ ー タ につ い て も、 他 の研 究 者 に

ど れ だ け 用 い ら れ る か 、 とい う点 で価 値 が 大 き く変 わ

っ て くる 。 デ ー タベ ー ス の 利 用 、 さ ら に デ ー タベ ー ス

を通 じた デ ー タ の 発 信 に つ い て 、 今 後 、 研 究 者 は さ ら

に意 識 す る 必 要 が あ る だ ろ う。

謝 辞

こ こ で デ ー タ ベ ー ス の 構 築 の 例 と し て 取 り上 げ た

PEDEデ

ー タ ベ ー ス は 、 コ ン ピ ュ ー タの メ ン テ ナ ンス

に つ い て 三 菱 ス ペ ー ス ソ フ トウ ェ ア(株)の

シ ス テ ム エ

ン ジ ニ ア各 位 の ご協 力 を 受 け て 運 営 を 行 っ て い る 。 ま

た 、 デ ー タベ ー ス に格 納 さ れ て い る デ ー タ は、(独)農

業 生 物 資 源 研 究 所 、 及 び(社)農 林 水 産 先 端 技 術 産 業 振

興 セ ン タ ー ・

農 林 水 産 先 端 技 術 研 究 所 の 共 同 研 究 体 制

で あ る 「家 畜 ゲ ノ ム 解 析 研 究 プ ロ グ ラ ム(Animal

Genome

Research Program ;AGP,http://animal.dna.

affrc.gojp/)の メ ンバ ー の 努 力 に よ っ て得 られ 、 農 林 水

産 省 の 各 種 委 託 研 究 資 金 、 日本 中央 競 馬 会 の 特 別 振 興

事 業 に よ っ て 助 成 が 行 わ れ た もの で あ る 。 特 に こ こ に

記 して 謝 意 を表 し た い 。

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