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バイオインフォマティクス -ゲノム配列から機能解析へ- 第1章: バイオインフォの歴史

Last updated at Posted at 2015-04-22

これはバイオインフォマティクス ゲノム配列から機能解析へ 第2版輪読会の記録です。
目次はこちらです。

第1章 バイオインフォマティクスの歴史と全貌

§1.1 バイオインフォマティクスとは何か

バイオインフォマティクスの目指すところ

  • 農業・薬理学・商業的観点からゲノム関係の生物学的データを組織化する
  • 生物学的データって?
    • ゲノムから得られる配列とその内容に関する情報
    • 実験的に得られた遺伝子産物の構造・機能分析から得られる情報

計算生物学とバイオインフォマティクス

  • 計算生物学:

    • さまざまなむずかしい問題を効率よく解決できる新しいアルゴリズムの開発など
      • 多重配列アライメント
      • ゲノム断片のつなぎ合わせ(アセンブル)
  • バイオインフォマティクス:

    • データの管理や解析のための実践的なツールの開発に重点

§1.2 タンパク質配列解析法と最初のデータベース

  • 1951 Sanger & Tuppy

    • タンパク質の配列解析法の開発
    • 一般的によく見られるタンパク質ファミリーの中からいくつかの代表的なもののアミノ酸配列が決定される
  • 197x Margaret DayhoffらNBRF(National Biomedical Research Foundation)の人々

    • Atlas of protein sequence and structure (1972)
    • PIP (Protein Information Resource (1978)
      • 配列類似性に基づくタンパク質ファミリー・スーパーファミリーの分類
      • 配列アライメントに基づく系統樹の導出
        • 詳しくは3章,6章
  • 1988 NBRF,MIPS,JIPIDの人々

    • PIR-国際タンパク情報データベース
      • NBRF
      • MIPS (Munich Center for Protein Sequences)
      • JIPID (Japan International Protein Information Database)

§1.3 DNA配列データベースの登場

1980年代周辺にDNA配列データベースが相次いでつくられる

  • 1979 GenBank
    • LANL (Los Alamos National Laboratory)のTheoritical Biology and Biophysics Groupによって始まる
    • 現在はNCBI(National Center for Biotechnology Information)による維持
  • 1980 EMBL (European Molecular Biology Laboratory)
  • 1984 DDBj (DNA DataBank of Japan)
    • GenBank, EMBL, DDBjをまとめて 国際核酸塩基配列データベース共同体

[参考] GenBankに登録されている配列数の推移: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/statistics

§1.4 配列データベース検索システムの開発

  • GENINFO
  • Entrez: http://ncbi.nlm.nih.gov/Entrez
    • あらかじめインデックス化された配列DBを横断検索
    • 類似配列の検索
    • EntrezはMEDLINE(National Libratory of Medicene; NLM)文献DBも横断検索できる

§1.5~1.11 数多くの配列解析プログラムの登場

  • (§1.5) 2配列の比較
    • ドットマトリックス: 2配列を比較して類似部分を検出する
    • pairwise alignment: 2配列がどれくらい似てるか?
  • (§1.7) 配列比較による進化推定 (→7章)
  • (§1.8, §1.9) 配列DB検索 (→6章)
    • FASTA: Pearson & Lipman, 1988
    • BLAST: Altschul et al., 1990
  • (§1.11) タンパク質構造を配列から予測 (→10章)

§1.12, §1.13 ゲノム解読とゲノムDB管理システム

ゲノムの解読の歴史

  • 1995: インフルエンザ
  • 1997: 出芽酵母
  • 1998: 線虫
  • 2000: ショウジョウバエ、シロイナズナ
  • 2001: ヒト
  • 2002: マウス

最初のゲノムDB管理システム

  • AceDB (a C. elegans database)
    • 1989: 初期バージョン, Jean Thierry-Mieg (CRS) & Richard Dubin(サンガー研究所)
    • 1993: X-Window (Cherry & Cartinhour)
    • ????: Webインターフェース (http://www.acedb.org)
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