JP2013140420A - 塩基配列解析装置、塩基配列解析方法及び塩基配列解析プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させる。
【解決手段】塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する数値変換部１０が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する転写開始位置抽出部２０が抽出した転写開始位置とイントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列とに基づいて、前記塩基配列からエキソンの塩基配列を抽出するエキソン配列抽出部３０を備え、さらにエキソン配列抽出部が抽出したエキソン塩基配列に相当する数値配列を構成する各数値にコドンにおける重み付けした値に基づいて分類番号を生成する分類番号生成部４０を備え、エキソンの塩基配列に基づいて、アミノ酸配列生成部５０がアミノ酸配列を生成し、分類番号をアミノ酸配列の順に表示装置に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩基配列解析装置、塩基配列解析方法及び塩基配列解析プログラムに関する。

ＤＮＡ（Deoxyribonucleic acid）のゲノム配列データは、塩基Ａ（アデニン）、塩基Ｔ（チミン）、塩基Ｇ（グアニン）、塩基Ｃ（シトシン）の４種類の塩基の配列が直列に億単位で並ぶ膨大なデータ群である。遺伝子には、転写の開始前に共通する共通配列、転写の開始を示す開始コドン及び転写の終了を示す終止コドンなどがあることが知られている。

近年、ゲノム配列における大量のデータの解析を行える方法が提案されている。例えば、特許文献１には、ＤＮＡやＲＮＡ（Ribonucleic acid）等におけるゲノム配列にて塩基対（塩基Ｇ及び塩基Ｃ、または塩基Ａ及び塩基Ｔ（ＲＮＡにては塩基Ｕ））を形成する塩基各々に同一の数字をあてがい、それぞれに対して極性の異なる符号を付して、ゲノム配列における回文構造を検出する回文構造検出システムが開示されている。

特開２００９−９３６２１号公報

しかしながら、ＤＮＡ配列はＡ，Ｔ、Ｇ、Ｃの羅列であるため、ユーザが一見しただけでは、ＤＮＡ配列のどこの部分が実際にアミノ酸を生成する際に使用されるのか分からず、ユーザにとって不便であった。

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させる塩基配列解析装置、塩基配列解析方法及び塩基配列解析プログラムを提供することを課題とする。

（１）本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の一態様は、塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する数値変換部と、前記数値変換部が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する転写開始位置抽出部と、を備えることを特徴とする塩基配列解析装置である。

（２）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記転写開始位置抽出部が抽出した転写開始位置とイントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列とに基づいて、前記塩基配列からエキソンの塩基配列を抽出するエキソン配列抽出部を備えることを特徴とする。

（３）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記エキソン配列抽出部が抽出したエキソンの塩基配列に基づいて、アミノ酸配列を生成するアミノ酸配列生成部を備えることを特徴とする。

（４）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記数値変換部が変換した各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいて前記コドンを分類する分類番号を生成する分類番号生成部を備えることを特徴とする。

（５）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記エキソン配列抽出部が抽出したエキソン塩基配列に相当する数値配列を構成する各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいて前記コドンを分類する分類番号を生成する分類番号生成部を備えることを特徴とする。

（６）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記分類番号生成部は、前記コドンに含まれる第２コドン、第１コドン、第３コドンの順に重みづけを小さくすることを特徴とする。

（７）上記に記載の塩基配列解析装置において、本発明の一態様は、前記分類番号生成部が生成した分類番号をアミノ酸配列の順に表示装置に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする。

（８）本発明の一態様は、数値変換部が、塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する手順と、転写開始位置抽出部が、前記数値変換部が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する手順と、を有することを特徴とする塩基配列解析方法である。

（９）本発明の一態様は、コンピュータに、塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する数値変換ステップと、前記数値変換ステップにより変換された数値に基づいて、転写開始位置を抽出する転写開始位置抽出ステップと、を実行させるための塩基配列解析プログラムである。

本発明によれば、塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることができる。

第１の実施形態における塩基配列解析装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における転写開始位置抽出部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における第１の共通配列判定部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における第２の共通配列判定部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における開始コドン判定部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における位置抽出部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における転写開始位置抽出部の処理を説明するための図である。 第１の実施形態におけるエキソン配列抽出部の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態におけるエキソン配列抽出部の処理を説明するための図である。 第１の実施形態における分類番号生成部とアミノ酸配列生成部の処理を説明するための図である。 アミノ酸とそのアミノ酸のコドンとそのコドンに対応する数値ａ_ｎと分類番号Ｃ_ｎとの関係が示された図である。 分類番号によりアミノ酸を分類したことによる効果を示す図である。 不凍たんぱく質のアミノ酸配列を、分類番号と疎水性領域とともに表示した図である。 第１の実施形態における塩基配列解析装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における塩基配列解析装置の構成を示す概略ブロック図である。 鎌状赤血球のアミノ酸配列の一部において異常があることを示す図である。 第３の実施形態における塩基配列解析装置の構成を示す概略ブロック図である。 アミノ酸配列に含まれる全てのアミノ酸が高頻度コドンから構成される例において、アミノ酸と分類番号との関係を示した図である。 アミノ酸配列に含まれる一部のアミノ酸が低頻度コドンから構成される例において、アミノ酸と分類番号との関係を示した図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施形態における塩基配列解析装置１の構成を示す概略ブロック図である。塩基配列解析装置１は、数値変換部１０と、転写開始位置抽出部２０と、エキソン配列抽出部３０と、分類番号生成部４０と、アミノ酸配列生成部５０と、表示制御部６０と、記憶部７０とを備える。

数値変換部１０は、自装置の外部から入力された塩基配列を示す情報に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する。ここで、塩基配列は、ＤＮＡでもＲＮＡでもよい。また、塩基Ａに対しては必ず塩基Ｔが結合し、塩基Ｇに対しては必ず塩基Ｃが結合する。このように、塩基は相補の関係にあり、塩基Ａと塩基Ｇがプラス（＋）で、塩基Ｔと塩基Ｃがマイナス（−）である。プリン塩基である塩基Ａと塩基Ｇとでは塩基Ｇの方の分子量が大きいため、数値変換部１０は、塩基Ｇを「＋２」、塩基Ａを「＋１」に変換する。また、数値変換部１０は、ピリミジン塩基であり、塩基Ｇと相補の関係にある塩基Ｃを「−２」、塩基Ａと相補の関係にある塩基Ｔを「−１」に変換する。これにより、相補の関係と、Ａ−Ｔ系、Ｃ−Ｇ系の分類及び分子量の大きさを、変換後の数値で表す。また、ＲＮＡのときには、塩基Ｔの代わりに塩基Ｕ（ウラシル）を使うこととする。

数値変換部１０は、変換後の数値を転写開始位置抽出部２０とエキソン配列抽出部３０へ出力する。
転写開始位置抽出部２０は、数値変換部１０から入力された数値配列から転写開始位置Ｓを抽出する。転写開始位置抽出部２０は、抽出した転写開始位置Ｓをエキソン配列抽出部３０へ出力する。転写開始位置抽出部２０の処理の詳細は、後述する。

エキソン配列抽出部３０は、転写開始位置抽出部２０から入力された転写開始位置Ｓとイントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列とに基づいて、数値変換部１０から入力された数値配列からエキソンの塩基配列に相当する数値配列（以下、エキソン数値配列ともいう）を抽出する。ここで、イントロンとは、転写はされるが最終的に機能する転写産物から除去される塩基配列である。また、エキソンとは、構造遺伝子の塩基配列のうち、タンパク質合成の情報をもつ部分である。そして、エキソン配列抽出部３０は、抽出したエキソンの塩基配列に相当する数値配列を分類番号生成部４０へ出力する。エキソン配列抽出部３０の処理の詳細は、後述する。

分類番号生成部４０は、エキソン配列抽出部３０から入力されたエキソンの塩基配列に相当する数値配列に含まれる各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをする。そして、分類番号生成部４０は、重み付けした値に基づいてコドンを分類する分類番号を生成する。ここで、コドンとは、ｍＲＮＡ（messenger ＲＮＡ:伝令ＲＮＡ）上の遺伝暗号の単位である。具体的には、コドンは、三個一組の塩基配列（トリプレット）である。コドンは六四種類あり、うち六一通りが二〇種のアミノ酸を規定し、残りの三通りはアミノ酸配列の終了を指定する。ここで、分類番号は、例えば、重み付けした値の総和である。

具体的には、例えば、分類番号生成部４０は、コドンに含まれる第２コドン、第１コドン、第３コドンの順に重みづけを小さくする。ここで、第１コドンは、コドンに含まれる最初の塩基である。また、第２コドンは、コドンに含まれる２番目の塩基である。また、第３コドンは、コドンに含まれる３番目の塩基である。

上記分類番号生成部４０の処理の一例として、分類番号生成部４０は、第２コドンが変換された数値に１００を乗じ、第１コドンが変換された数値に１０を乗じ、第３コドンが変換された数値に１を乗じる。そして、分類番号生成部４０は、乗じることにより得られた値の総和を分類番号として生成する。そして、分類番号生成部４０は、生成した分類番号をアミノ酸配列生成部５０に出力する。

記憶部７０には、分類番号を示す分類番号情報とアミノ酸配列を示すアミノ酸配列情報とが関連付けられて記憶されている。
アミノ酸配列生成部５０は、分類番号生成部４０から入力された分類番号に基づいて、アミノ酸配列を生成する。具体的には、例えば、アミノ酸配列生成部５０は、分類番号生成部４０から入力された分類番号に対応するアミノ酸配列情報を記憶部７０から順次読み出す。これにより、アミノ酸配列生成部５０は、アミノ酸配列を生成する。そして、アミノ酸配列生成部５０は、生成したアミノ酸配列と分類番号とを表示制御部６０に出力する。

表示制御部６０は、分類番号生成部４０が生成した分類番号をアミノ酸配列生成部５０が生成したアミノ酸配列の順に自装置の外部の表示装置２に表示させる。より詳細には、表示制御部６０は、アミノ酸配列生成部５０から入力されたアミノ酸配列の順番に、アミノ酸の名前と該アミノ酸の分類番号とを表示装置２に表示させる。これにより、表示制御部６０は、アミノ酸配列中の各アミノ酸がどんなコドンから生成されているかを示すことができる。

また、その際に、表示制御部６０は、その分類番号が示す番号領域における位置と特定の番号領域とを一つのグラフ上に表示させる。ここで、特定の番号領域とは、例えば、疎水性のアミノ酸を示す番号領域である。これにより、表示制御部６０は、アミノ酸配列中の各アミノ酸が疎水性のアミノ酸であるか否かを表示することができる。
なお、特定の番号領域は、親水性のアミノ酸を示す番号領域であってもよい。

図２は、第１の実施形態における転写開始位置抽出部２０の構成を示す概略ブロック図である。転写開始位置抽出部２０は、塩基保持部２００と、第１の共通配列判定部２１０と、第２の共通配列判定部２３０と、開始コドン判定部２５０と、位置抽出部２７０とを備える。

塩基保持部２００は、数値変換部１０から入力された数値を直近の３８個だけ保持する。塩基保持部２００は、その３８個の塩基のうち最初に入力された数値から６番目に入力された数値までの六つの数値（第１の数値〜第６の数値）を第１の共通配列判定部２１０に出力する。これにより、３６番目から３８番目までに入力された３つの塩基が開始コドンであるとすると、第１の共通配列判定部２１０には、転写の前の−３５塩基から−３０塩基までの６つの塩基に相当する数値が入力される。これは、転写の前の−３５塩基から−３０塩基までに第１の共通配列（ＴＴＧＡＣＡ又はＵＵＧＡＣＡ）があることが分かっており、共通配列においては１又は２塩基の違いに収まっていることが知られているからである。

また、塩基保持部２００は、その３８個の塩基のうち２４番目に入力された数値から２９番目に入力された数値までの六つの数値（第２４の数値〜第２９の数値）を第２の共通配列判定部２３０に出力する。これにより、３６番目から３８番目までに入力された３つの塩基が開始コドンであるとすると、第２の共通配列判定部２３０には、転写の前の−１２塩基から−７塩基までの６つの塩基に相当する数値が入力される。これは、転写の前の−１２塩基から−７塩基までに第２の共通配列（ＴＡＴＡＡＴ又はＵＡＵＡＡＵ）があることが分かっており、共通配列においては１又は２塩基の違いに収まっていることが知られているからである。

また、塩基保持部２００は、その３８個の塩基のうち３６番目に入力された数値から３８番目に入力された数値までの三つの数値（第３６の数値〜第３８の数値）を開始コドン判定部２５０に出力する。これにより、３６番目から３８番目までに入力された３つの塩基が開始コドンであるとすると、開始コドン判定部２５０には、開始コドンに相当する３つの数値が入力される。

第１の共通配列判定部２１０は、開始コドン判定部２５０が判定対象とする三つの塩基の位置を基準に決められた第１の範囲（例えば、−３５塩基から−３０塩基まで）の塩基配列を、第１の共通配列と比較して予め決められた第１の誤差の範囲であるか否か判定する。具体的には、第１の共通配列判定部２１０は、塩基保持部２００から入力された六つの数値を、それぞれ第１の共通配列（ＴＴＧＡＣＡ又はＵＵＧＡＣＡ）に相当する数値配列（−１、−１、２、１、−２、１）に含まれる数値と順に比較する。例えば、第１の共通配列判定部２１０は、塩基保持部２００から入力された第１の数値と、第１の共通配列の１番目の塩基Ｔに対応する数値「−１」とを比較する。
そして、第１の共通配列判定部２１０は、全ての塩基を比較した結果、数値が異なる数が３以下であるか否か判定する。第１の共通配列判定部２１０は、判定した結果を位置抽出部２７０に出力する。

第２の共通配列判定部２３０は、開始コドン判定部２５０が判定対象とする三つの塩基の位置を基準に決められた第２の範囲の塩基配列（例えば、−１２塩基から−７塩基まで）を、第２の共通配列と比較して予め決められた第２の誤差の範囲であるか否か判定する。具体的には、例えば、第２の共通配列判定部２３０は、塩基保持部２００から入力された六つの数値それぞれを、第２の共通配列（ＴＡＴＡＡＴ又はＵＡＵＡＡＵ）に相当する数値配列（−１、１、−１、１，１、−１）の対応する数値と順に比較する。例えば、第２の共通配列判定部２３０は、塩基保持部２００から入力された第２４の数値と、第２の共通配列の１番目の塩基Ｔに対応する数値「−１」とを比較する。
そして、第２の共通配列判定部２３０は、全ての塩基を比較した結果、数値が異なる数が３以下であるか否か判定する。第２の共通配列判定部２３０は、判定した結果を位置抽出部２７０に出力する。

開始コドン判定部２５０は、ある三つの塩基から構成される塩基配列が開始コドンの塩基配列と一致するか否か判定する。具体的には、例えば、開始コドン判定部２５０は、塩基保持部２００から入力された三つの数値それぞれを、転写の開始コドン（ＡＴＧ又はＡＵＧ）に相当する数値配列（１、−１、２）の対応する数値と比較する。例えば、開始コドン判定部２５０は、塩基保持部２００から入力された第３６の数値を、転写の開始コドンの第１コドンＡに相当する数値１と比較する。同様にして、例えば、開始コドン判定部２５０は、塩基保持部２００から入力された第３７の数値、第３８の数値を、それぞれ転写の開始コドンの第２コドンＴに相当する数値−１又は第３コドンＧに相当する数値２と比較する。そして、開始コドン判定部２５０は、比較の結果、数値が全て一致するか否か判定する。そして、開始コドン判定部２５０は、判定した結果を位置抽出部２７０に出力する。

位置抽出部２７０は、開始コドン判定部２５０が判定した結果、第１の共通配列判定部２１０が判定した結果及び第２の共通配列判定部２３０が判定した結果を受け取る。位置抽出部２７０は、開始コドン判定部２５０が判定した結果と、第１の共通配列判定部２１０が判定した結果と、第２の共通配列判定部２３０が判定した結果とに基づいて、転写開始位置Ｓを抽出する。具体的には、例えば、位置抽出部２７０は、開始コドン判定部２５０が一致したと判定し、第１の共通配列判定部２１０が第１の誤差の範囲であると判定し、第２の共通配列判定部２３０が第２の誤差の範囲であると判定した場合、第３６の数値の位置を転写開始位置Ｓとして抽出する。そして、位置抽出部２７０は、抽出した転写開始位置Ｓをエキソン配列抽出部３０へ出力する。

図３は、第１の実施形態における第１の共通配列判定部２１０の構成を示す概略ブロック図である。第１の共通配列判定部２１０は、六つのＸＯＲ回路２１１〜２１６と、４つの加算器２１７〜２２０と、第１判定部２２１とを備える。

ＸＯＲ回路２１１は、塩基保持部２００から入力された第１の数値と、第１の共通配列の１番目の塩基Ｔに相当する数値−１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１１は、第１の数値と数値−１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１１は、選択した数値を加算器２１７に出力する。

ＸＯＲ回路２１２は、塩基保持部２００から入力された第２の数値と、第１の共通配列の２番目の塩基Ｔに相当する数値−１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１２は、第２の数値と数値−１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１２は、選択した数値を加算器２１７に出力する。

ＸＯＲ回路２１３は、塩基保持部２００から入力された第３の数値と、第１の共通配列の３番目の塩基Ｇに相当する数値２との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１３は、第３の数値と数値２とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１３は、選択した数値を加算器２１８に出力する。

ＸＯＲ回路２１４は、塩基保持部２００から入力された第４の数値と、第１の共通配列の４番目の塩基Ａに相当する数値１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１４は、第４の数値と数値１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１４は、選択した数値を加算器２１８に出力する。

ＸＯＲ回路２１５は、塩基保持部２００から入力された第５の数値と、第１の共通配列の５番目の塩基Ｃに相当する数値−２との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１５は、第５の数値と数値−２とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１５は、選択した数値を加算器２１９に出力する。

ＸＯＲ回路２１６は、塩基保持部２００から入力された第６の数値と、第１の共通配列の６番目の塩基Ａに相当する数値１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２１６は、第６の数値と数値１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２１６は、選択した数値を加算器２１９に出力する。

加算器２１７は、ＸＯＲ回路２１１から入力された数値と、ＸＯＲ回路２１２から入力された数値とを加算する。そして、加算器２１７は、加算後の数値を加算器２２０へ出力する。
加算器２１８は、ＸＯＲ回路２１３から入力された数値と、ＸＯＲ回路２１４から入力された数値とを加算する。そして、加算器２１８は、加算後の数値を加算器２２０へ出力する。

加算器２１９は、ＸＯＲ回路２１５から入力された数値と、ＸＯＲ回路２１６から入力された数値とを加算する。そして、加算器２１９は、加算後の数値を加算器２２０へ出力する。
加算器２２０は、加算器２１７から入力された数値、加算器２１８から入力された数値及び加算器２１９から入力された数値を加算する。加算器２２０は、加算後の値を第１判定部２２１に出力する。ここで、加算後の値は、塩基保持部２００から入力された六つの数値が、第１の共通配列（ＴＴＧＡＣＡ）に相当する数値配列と何個異なっているかを示す数値である。

第１判定部２２１は、加算器２２０から入力された加算後の値が、例えば３以下であるか否かを判定する。例えば、第１判定部２２１は、加算後の値が３以下である場合に０を判定結果とし、加算後の値が３より大きい場合に１を判定結果とする。これにより、第１判定部２２１は、塩基保持部２００から入力された六つの数値（第１の数値〜第６の数値）が、第１の共通配列（ＴＴＧＡＣＡ）に相当する数値配列と異なっている数が三つ以下の場合に０を判定結果とし、三つを超えている場合に１を判定結果とする。そして、第１判定部２２１は、判定結果を位置抽出部２７０へ出力する。

図４は、第１の実施形態における第２の共通配列判定部２３０の構成を示す概略ブロック図である。第２の共通配列判定部２３０は、六つのＸＯＲ回路２３１〜２３６と、４つの加算器２３７〜２４０と、第２判定部２４１とを備える。
ＸＯＲ回路２３１は、塩基保持部２００から入力された第２４の数値と、第２の共通配列の１番目の塩基Ｔに相当する数値−１とを入力として、排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３１は、第２４の数値と数値−１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３１は、選択した数値を加算器２３７へ出力する。

ＸＯＲ回路２３２は、塩基保持部２００から入力された第２５の数値と、第２の共通配列の２番目の塩基Ａに相当する数値１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３２は、第２５の数値と数値１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３２は、選択した数値を加算器２３７へ出力する。

ＸＯＲ回路２３３は、塩基保持部２００から入力された第２６の数値と、第２の共通配列の３番目の塩基Ｔに相当する数値−１とを入力として、排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３３は、第２６の数値と数値−１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３３は、選択した数値を加算器２３８へ出力する。

ＸＯＲ回路２３４は、塩基保持部２００から入力された第２７の数値と、第２の共通配列の４番目の塩基Ａに相当する数値１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３４は、第２７の数値と数値１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３４は、選択した数値を加算器２３８へ出力する。

ＸＯＲ回路２３５は、塩基保持部２００から入力された第２８の数値と、第２の共通配列の５番目の塩基Ａに相当する数値１との排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３５は、第２８の数値と数値１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３５は、選択した数値を加算器２３９へ出力する。

ＸＯＲ回路２３６は、塩基保持部２００から入力された第２９の数値と、第２の共通配列の６番目の塩基Ｔに相当する数値−１とを入力として、排他的論理和を算出する。すなわち、ＸＯＲ回路２３６は、第２９の数値と数値−１とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２３６は、選択した数値を加算器２３９へ出力する。

加算器２３７は、ＸＯＲ回路２３１から入力された数値と、ＸＯＲ回路２３２から入力された数値とを加算する。そして、加算器２３７は、加算後の数値を加算器２４０へ出力する。
加算器２３８は、ＸＯＲ回路２３３から入力された数値と、ＸＯＲ回路２３４から入力された数値とを加算する。そして、加算器２３８は、加算後の数値を加算器２４０へ出力する。

加算器２３９は、ＸＯＲ回路２３５から入力された数値と、ＸＯＲ回路２３６から入力された数値とを加算する。そして、加算器２３９は、加算後の数値を加算器２４０へ出力する。
加算器２４０は、加算器２３７から入力された数値、加算器２３８から入力された数値及び加算器２３９から入力された数値を加算する。加算器２４０は、加算後の値を第２判定部２４１に出力する。ここで、加算後の値は、塩基保持部２００から入力された六つの数値（第２４の数値〜第２９の数値）が、第２の共通配列に相当する数値配列と何個異なっているかを示す数値である。

第２判定部２４１は、加算器２４０から入力された加算後の値が、例えば３以下であるか否かを判定する。例えば、第２判定部２４１は、加算後の値が３以下である場合に０を判定結果とし、加算後の値が３を超えている場合に１を判定結果とする。これにより、第２判定部２４１は、塩基保持部２００から入力された六つの数値（第２４の数値〜第２９の数値）が、第２の共通配列に相当する数値配列と異なっている数が三つ以下の場合に０を判定結果とし、三つを超えている場合に１を判定結果とする。そして、第２判定部２４１は、判定結果を位置抽出部２７０へ出力する。

図５は、第１の実施形態における開始コドン判定部２５０の構成を示す概略ブロック図である。開始コドン判定部２５０は、五つのＸＯＲ回路２５１〜２５５を備える。
ＸＯＲ回路２５１は、塩基保持部２００から入力された第３６の数値と、開始コドンの第１コドンＡに相当する１との排他的論理和をとる。ＸＯＲ回路２５１は、第３６の数値と開始コドンの第１コドンＡとが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２５１は、選択した数値をＸＯＲ回路２５４へ出力する。

ＸＯＲ回路２５２は、塩基保持部２００から入力された第３７の数値と、開始コドンの第２コドンＴに相当する−１との排他的論理和をとる。すなわち、ＸＯＲ回路２５２は、第３７の数値と開始コドンの第２コドンＴとが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２５２は、選択した数値をＸＯＲ回路２５４へ出力する。

ＸＯＲ回路２５３は、塩基保持部２００から入力された第３８の数値と、開始コドンの第３コドンＧに相当する２との排他的論理和をとる。すなわち、ＸＯＲ回路２５３は、第３８の数値と開始コドンの第３コドンＧとが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２５３は、選択した数値をＸＯＲ回路２５５へ出力する。

ＸＯＲ回路２５４は、ＸＯＲ回路２５１から入力された数値とＸＯＲ回路２５２から入力された数値との排他的論理和をとる。すなわち、ＸＯＲ回路２５４は、ＸＯＲ回路２５１から入力された数値とＸＯＲ回路２５２から入力された数値とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２５４は、選択した数値をＸＯＲ回路２５５へ出力する。

ＸＯＲ回路２５５は、ＸＯＲ回路２５３から入力された数値とＸＯＲ回路２５４から入力された数値との排他的論理和をとる。すなわち、ＸＯＲ回路２５５は、ＸＯＲ回路２５３から入力された数値とＸＯＲ回路２５４から入力された数値とが一致する場合に０を選択し、一致しない場合に１を選択する。そして、ＸＯＲ回路２５５は、選択した数値を判定結果として位置抽出部２７０へ出力する。

図６は、第１の実施形態における位置抽出部２７０の構成を示す概略ブロック図である。位置抽出部２７０は、判定部２７１と、転写開始位置生成部２７２とを備える。
判定部２７１は、第１の共通配列判定部２１０から入力された判定結果と、第２の共通配列判定部２３０から入力された判定結果と、開始コドン判定部２５０から入力された判定結果とに基づいて、第３６の数値の位置が転写開始位置か否か判定する。

具体的には、例えば、判定部２７１は、入力された三つの判定結果が全て０の場合、１を判定結果とし、入力された三つの判定結果にうち一つでも１の場合、０を判定結果とする。ここで、１は、第３６の数値の位置が転写開始位置であることを意味し、０は、第３６の数値の位置が転写開始位置でないことを意味する。
これにより、判定部２７１は、開始コドンの配列が一致し、かつ第１の共通配列が第１の許容範囲であり、かつ第２の共通配列が第２の許容範囲である場合のみ、１を判定結果とし、それ以外の場合に０を判定結果とする。そして、判定部２７１は、判定結果を転写開始位置生成部２７２に出力する。

判定部２７１から入力された判定結果が、第３６の数値の位置が転写開始位置Ｓであることを示す場合（例えば、判定結果が１の場合）、転写開始位置生成部２７２は、第３６の数値の位置を転写開始位置Ｓとしてエキソン配列抽出部３０へ出力する。
一方、判定部２７１から入力された判定結果が、第３６の数値の位置が転写開始位置Ｓでないことを示す場合（例えば、判定結果が０の場合）、転写開始位置生成部２７２は、エキソン配列抽出部３０へ何も出力しない。

図７は、第１の実施形態における転写開始位置抽出部２０の処理を説明するための図である。同図において、１段目の行に、塩基のインデックスＬ７１が示されている。２段目の行に、開始コドンの第１コドンＡを基準とするインデックスＬ７２が示されている。インデックスＬ７２は、開始コドンの第１コドンＡより前の塩基の場合にマイナスがつき、その絶対値が第１コドンＡから離れている数を示している。ここで、塩基のインデックスＬ７１は、インデックスＬ７２が−３５になる塩基を１として、次の塩基からインデックスＬ７１が１ずつ増えるように設定されている。

３段目の行に、塩基配列Ｌ７３が示されている。また、４行目に、３行目の塩基配列を構成する各塩基が数値変換部１０により変換された数値の数値配列Ｌ７４が示されている。また、同図において、第１の範囲は、インデックスＬ７１が１から６までの範囲である。また、第２の範囲は、インデックスＬ７２が２４から２９までの範囲である。第３の範囲は、３６から３８までの範囲である。

同図の例において、第１の共通配列判定部２１０は、第１の範囲における数値配列Ｌ７４を第１の共通配列に相当する数値配列と比較して、予め決められた誤差３の範囲内であるか否か判定する。また、同図の例において、第２の共通配列判定部２３０は、第２の範囲における数値配列Ｌ７４を第２の共通配列に相当する数値配列と比較して、予め決められた誤差３の範囲内であるか否か判定する。また、同図の例において、開始コドン判定部２５０は、第３の範囲における数値配列Ｌ７４を開始コドンに相当する数値配列と比較して一致するか否か判定する。

図８は、第１の実施形態におけるエキソン配列抽出部３０の構成を示す概略ブロック図である。エキソン配列抽出部３０は、基準信号生成部３１０と、エキソン識別信号生成部３２０と、抽出部３３０とを備える。
基準信号生成部３１０は、転写開始位置抽出部２０が抽出した転写開始位置Ｓに基づいて、三塩基毎に読み取りを指示する基準信号Ｘを生成する。具体的には、例えば、基準信号生成部３１０は、不図示のクロック信号を受信しているものとする。そして、基準信号生成部３１０は、転写開始位置Ｓから２クロック後に入力されるクロック信号がハイに遷移すると同時に、基準信号Ｘをハイに遷移させる。基準信号生成部３１０は、以後３クロック毎に、数値変換部１０から数値が入力されるのと同時に、基準信号Ｘをハイに遷移させる。そして、基準信号生成部３１０は、その次の数値が入力されるのと同時に、基準信号Ｘをローに遷移させる。この基準信号生成部３１０は、例えば、３進カウンタを備えることにより実現される。基準信号生成部３１０は、生成した基準信号を抽出部３３０へ出力する。

エキソン識別信号生成部３２０は、イントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列に基づいて、数値変換部１０が変換した数値ａ_ｎからエキソンを識別するエキソン識別信号を生成する。具体的には、例えば、エキソン識別信号生成部３２０は、以下のようにして、エキソン識別信号を生成する。
まず、エキソン識別信号生成部３２０は、数値変換部１０が変換した数値において、対象塩基に相当する数値ａ_ｎを１０倍した値に、その対象塩基の次の塩基に相当する数値ａ_ｎ＋１を加算し、加算後の値をｂ_ｎ（＝ａ_ｎ×１０＋ａ_ｎ＋１）とする。

そして、エキソン識別信号生成部３２０は、不図示のクロック信号を受信しているものとする。エキソン識別信号生成部３２０は、転写開始位置抽出部２０から入力された転写開始位置Ｓから２クロック後に入力されるクロック信号がハイに遷移すると同時に、エキソン識別信号Ｙをハイに遷移させる。そして、エキソン識別信号生成部３２０は、加算後の値ｂ_ｎがイントロンの開始アミノ酸配列ＧＴに相当する数値１９の場合にエキソン識別信号Ｙをローに遷移させる（リセットする）。但し、エキソン識別信号生成部３２０は、加算後の値ｂ_ｎが１９の時点で既にローの場合、エキソン識別信号Ｙをそのままにする。
また、エキソン識別信号生成部３２０は、加算後の値ｂ_ｎがイントロンの終了アミノ酸配列ＡＧに相当する数値１２の場合に、２クロック後（２塩基分遅延後）にエキソン識別信号Ｙをハイに遷移させる。但し、エキソン識別信号生成部３２０は、例えば、加算後の値ｂ_ｎが１２の時点で、エキソン識別信号Ｙが既にハイの場合、２クロック後（２塩基分遅延後）にエキソン識別信号Ｙをそのままにする。これにより、エキソン識別信号生成部３２０は、エキソン識別信号Ｙを生成する。エキソン識別信号生成部３２０は、生成したエキソン識別信号Ｙを抽出部３３０へ出力する。

抽出部３３０は、基準信号生成部３１０から入力された基準信号Ｘとエキソン識別信号生成部３２０から入力されたエキソン識別信号Ｙとに基づいて、数値変換部１０から入力された数値配列からエキソン数値配列を抽出する。より詳細には、抽出部３３０は、基準信号Ｘとエキソン識別信号Ｙとに基づいて、コドンを読み取るコドン読取信号を生成し、該生成したコドン読取信号に基づいて、数値変換部１０から入力された数値配列からエキソンの塩基配列を抽出する。

具体的には、例えば、抽出部３３０は、基準信号Ｘとエキソン識別信号Ｙとの論理積を示すコドン読取信号Ｚを生成する。そして、抽出部３３０は、生成したコドン読取信号Ｚがハイになる毎に、２つ前に入力された数値ａ_ｎ−２からそのときに入力された数値ａ_ｎまでの三つの数値（ａ_ｎ−２、ａ_ｎ−１、ａ_ｎ）を抽出する。これにより、抽出部３３０は、エキソン数値配列を抽出することができる。抽出部３３０は、抽出したエキソン数値配列を分類番号生成部４０へ出力する。

図９は、第１の実施形態におけるエキソン配列抽出部３０の処理を説明するための図である。同図の第１行目に塩基のインデックスｎが順に並んでいる。同図の第２行目にｍＲＮＡの塩基配列９７の一例が順に並んでいる。同図の第３行目にｍＲＮＡの塩基配列９７の各塩基を数値変換部１０が変換した数値ａ_ｎが順に並んでいる。同図の第４行目に数値ａ_ｎに対応する基準信号Ｘが示されている。開始コドンの第１コドンの位置がインデックスｎが２となる位置にあるので、基準信号Ｘは、２塩基遅延後のインデックスｎが４の間、ハイになり、以後三つのインデックス毎に、そのインデックスの間だけハイになっている。

同図の第５行目に、数値ｂ_ｎ（＝ａ_ｎ×１０＋ａ_ｎ＋１）が順にならんでいる。この数値ｂ_ｎは、同図の第３行目の数値ａ_ｎから算出されたものである。また、同図の第６行目に、同図の第５行目の数値ｂ_ｎに対応するエキソン識別信号Ｙが示されている。エキソン識別信号Ｙは、開始コドンの第１コドンの位置がインデックスｎが２となる位置にあるので、エキソン識別信号Ｙは、インデックスｎが２から２塩基遅延後のインデックスｎが４でハイに遷移する。そして、インデックスｎが２２において数値ｂ_ｎが１９であるので、エキソン識別信号Ｙは、インデックスｎが２２においてローに遷移する。その後、インデックスｎが４４において数値ｂ_ｎが１２であるので、エキソン識別信号Ｙは、インデックスｎが４４から２塩基遅延後のインデックスｎが４６でハイに遷移する。

同図の第７行目にコドン読取信号Ｚが示されている。このコドン読取信号Ｚは、同図の４行目の基準信号Ｘと同図の６行目のエキソン識別信号Ｙとの論理和を示す信号である。
同図の第８行目にエキソン塩基配列９８が示されている。このエキソン塩基配列９８は、コドン読取信号Ｚがハイのときに、その２つ前の塩基からその時点までの塩基をｍＲＮＡの塩基配列９７から抽出したものである。
同図の第９行目に、同図の第８行目のエキソン塩基配列９８に対応するエキソン数値配列９９が示されている。このエキソン数値配列９９は、数値変換部１０が同図の第８行目のエキソン塩基配列９８を変換した数値を表している。

図９の例において、基準信号生成部３１０は、転写開始位置Ｓから基準信号Ｘを生成する。エキソン識別信号生成部３２０は、ｍＲＮＡの塩基配列を示す数値ａ_ｎから数値ｂ_ｎを生成し、生成した数値ｂ_ｎに基づいて、エキソン識別信号Ｙを生成する。抽出部３３０は、基準信号Ｘとエキソン識別信号Ｙとの論理和を示すコドン読取信号Ｚを生成し、生成したコドン読取信号Ｚがハイになる毎に、その２つ前に入力された数値ａ_ｎ−２からそのときに入力された数値ａ_ｎまでの三つの数値（ａ_ｎ−２、ａ_ｎ−１、ａ_ｎ）を抽出する。これにより、抽出部３３０は、エキソン数値配列を生成することができる。抽出部３３０は、三つの数値ａ_ｎを分類番号生成部４０へ出力する。

図１０は、第１の実施形態における分類番号生成部４０とアミノ酸配列生成部５０の処理を説明するための図である。同図において、図９と同じエキソン塩基配列９８と、エキソン数値配列９９とが示されている。また、同図の３行目に、分類番号Ｃ_ｎが示されている。また、分類番号Ｃ_ｎの直下にその分類番号Ｃ_ｎに対応するアミノ酸の略称が示されている。例えば、最初の分類番号Ｃ_ｎである−８８の下には、その−８８という分類番号Ｃ_ｎに対応するＭｅｔ（メチオニン）が示されている。

分類番号生成部４０は、抽出部３３０から入力される三つの数値（ａ_ｎ−２、ａ_ｎ−１、ａ_ｎ）が入力される毎に、その三つの数値（ａ_ｎ−２、ａ_ｎ−１、ａ_ｎ）を、以下の式に適用して、分類番号Ｃ_ｎを算出する。

Ｃ_ｎ＝（ａ_ｎ−２×１０）＋（ａ_ｎ−１×１００）＋ａ_ｎ （１）

分類番号生成部４０は、分類番号Ｃ_ｎを算出する毎に、分類番号Ｃ_ｎをアミノ酸配列生成部５０に出力する。
アミノ酸配列生成部５０は、分類番号生成部４０から分類番号Ｃ_ｎが入力される毎に、分類番号生成部４０から入力された分類番号Ｃ_ｎに対応するアミノ酸の名前を記憶部７０から読み出す。これにより、アミノ酸配列生成部５０は、アミノ酸配列を生成することができる。

図１１は、アミノ酸とそのアミノ酸のコドンと、そのコドンに対応する数値と分類番号Ｃ_ｎとの関係が示された図である。同図において、アミノ酸の名前Ｃ９１、アミノ酸の略称Ｃ９２、アミノ酸を構成するコドン、アミノ酸をコードするコドンが数値変換された数値、該数値において第１コドンと第２コドンの数値を入れ替えたもの、及び分類番号Ｃ９６の組が示されている。同図の組は、分類番号の大きな順に並べられている。

同図において、Ｃ９３１は、アミノ酸を構成する第１コドンで、Ｃ９３２は、アミノ酸を構成する第２コドンで、Ｃ９３３は、アミノ酸を構成する第３コドンである。また、Ｃ９４１は、アミノ酸を構成する第１コドンが数値変換された数値で、Ｃ９４２は、アミノ酸を構成する第２コドンが数値変換された数値であり、Ｃ９４３は、アミノ酸を構成する第３コドンが数値変換された数値である。
また、Ｃ９５１は、アミノ酸を構成する第２コドンが数値変換された数値Ｃ９４２であり、Ｃ９５２は、アミノ酸を構成する第１コドンが数値変換された数値Ｃ９４１であり、Ｃ９５３は、アミノ酸を構成する第３コドンが数値変換された数値Ｃ９４３である。

図１２は、分類番号によりアミノ酸を分類したことによる効果を示す図である。同図において、アミノ酸が、分類番号に応じて、第２コドンＡ（＋１）の領域と、第２コドンＧ（＋２）の領域と、第２コドンＴ（−１）の領域と、第２コドンＣ（−２）の領域とに分割されている。第２コドンＡ（＋１）領域のアミノ酸は全て親水性であり、第２コドンＴ（−１）領域のアミノ酸は全て疎水性である。本実施形態の塩基配列解析装置１は、分類番号を表示することにより、ユーザは、その分類番号からアミノ酸が疎水性か親水性かを判断することができる。

また、図１３を用いて、第１の実施形態において、表示装置２に表示される図の一例について説明する。図１３は、不凍たんぱく質のアミノ酸配列を、分類番号と疎水性領域とともに表示した図である。同図において、アミノ酸毎に分類番号が三角で示されている。また、同図において、疎水性領域も示されている。これにより、一見して、この不凍たんぱく質を構成するアミノ酸が疎水性のものが多いことが分かる。また、不凍たんぱく質には、アラニン（分類番号：−１７８）が多いことが分かる。
このように、塩基配列解析装置１は、親水性または疎水性を数値の領域で分類することができ、ユーザは、分類番号の数値を参照することにより、ＤＮＡ配列から疎水性同士が折りたたまれる現象などを推定することができる。

図１４は、第１の実施形態における塩基配列解析装置１の処理の流れを示すフローチャートである。まず、数値変換部１０は、塩基を数値に変換する（ステップＳ１０１）。次に、転写開始位置抽出部２０は、数値変換部１０が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する（ステップＳ１０２）。次に、エキソン配列抽出部３０は、数値変換部１０が変換した数値と転写開始位置とに基づいて、エキソン数値配列を抽出する（ステップＳ１０３）。次に、分類番号生成部４０は、エキソン配列抽出部３０が抽出したエキソン数値配列に基づいて、分類番号を生成する（ステップＳ１０４）。次に、アミノ酸配列生成部５０は、分類番号に基づいて、アミノ酸配列を生成する（ステップＳ１０５）。表示制御部６０は、アミノ酸毎に分類番号を表示装置２に表示させる（ステップＳ１０６）。
以上で、本フローチャートの処理を終了する。

以上、本実施形態の塩基配列解析装置１において、数値変換部１０が塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する。そして、転写開始位置抽出部２０は、数値変換部が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する。これにより、塩基配列解析装置１は、転写開始位置をユーザに対して提供することができ、ユーザは塩基配列のうちどこから転写が開始されるのかを知ることができるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、エキソン配列抽出部３０は、転写開始位置抽出部２０が抽出した転写開始位置とイントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列とに基づいて、塩基配列からエキソンの塩基配列を抽出する。これにより、塩基配列解析装置１は、エキソンの塩基配列をユーザに対して提供することができ、ユーザは塩基配列のうちアミノ酸に変換される部分を特定できので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、アミノ酸配列生成部５０は、エキソン配列抽出部３０が抽出したエキソンの塩基配列に基づいて、アミノ酸配列を生成する。これにより、塩基配列解析装置１は、アミノ酸配列をユーザに対して提供することができ、ユーザは塩基配列からアミノ酸配列を特定できるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、分類番号生成部４０は、数値変換部１０が変換した各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいてコドンを分類する分類番号を生成する。これにより、塩基配列解析装置１は、全てのコドンに対して固有の分類番号を付すことができ、コドン毎の分類番号をユーザに提供することができ、ユーザは分類番号によってコドンの配列（例えば、ＡＴＧ）を意識することなくコドンを識別することができる。その結果、ユーザがコドンの識別を容易になるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、分類番号生成部４０は、前記コドンに含まれる第２コドン、第１コドン、第３コドンの順に重みづけを小さくする。これにより、塩基配列解析装置１は、分類番号の数字が近いものが同じアミノ酸を示すようにすることができる。これにより、ユーザは近いものが同じアミノ酸を示すことを予測することができるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。
また、塩基配列解析装置１がこのように分類番号を付して、コドンを分類することにより、あるまとまった分類番号の範囲が疎水性のアミノ酸を示し、また別のまとまった分類番号の範囲が親水性のアミノ酸を示すようになる。これにより、ユーザは分類番号からそのコドンが示すアミノ酸が疎水性か親水性かを判断することができるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、分類番号生成部４０は、エキソン配列抽出部３０が抽出したエキソン塩基配列に相当する数値配列を構成する各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいて分類番号を生成する。これにより、塩基配列解析装置１は、エキソンの配列から分類番号を生成するので、エキソンの配列から生成されるアミノ酸配列とそのアミノ酸配列に対応する分類番号との対応関係をユーザに対して提供することができる。これにより、ユーザは、アミノ酸配列と分類番号との対応関係を知ることができるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることになる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、表示制御部６０は、分類番号生成部４０が生成した分類番号をアミノ酸配列の順に表示装置２に表示させる。これにより、ユーザが、アミノ酸配列を構成する各アミノ酸の分類番号が明確に分かるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることができる。

また、本実施形態の塩基配列解析装置１において、表示制御部６０は、アミノ酸の分類番号とともに、疎水性領域及び親水性領域を表示装置２に表示させる。これにより、ユーザが、一見してそのアミノ酸が疎水性であるか親水性であるかを把握することができるので、塩基配列解析装置１は塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５は、第２の実施形態における塩基配列解析装置１ｂの構成を示す概略ブロック図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図１５の塩基配列解析装置１ｂの構成は、図１の塩基配列解析装置１の構成に対して、正常配列取得部８０が追加され、表示制御部６０が表示制御部６０ｂに、記憶部７０が記憶部７０ｂに変更されたものとなっている。

記憶部７０ｂは、第１の実施形態の記憶部７０と同様の機能を有するが、以下の点で異なる。記憶部７０ｂには、ある対象（例えば、ヘモグロビン）における正常なアミノ酸配列と、そのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸に対応する分類番号とが関連付けられて記憶されている。
正常配列取得部８０は、正常なアミノ酸配列と、該正常なアミノ酸配列に含まれるアミノ酸に対応する分類番号を取得する。具体的には、例えば、正常配列取得部８０は、記憶部７０ｂから正常なアミノ酸配列と、そのアミノ酸配列に含まれるアミノ酸に対応する分類番号とを読み出すことにより取得する。そして、正常配列取得部８０は、正常なアミノ酸配列と、該正常なアミノ酸配列に含まれるアミノ酸に対応する分類番号を表示制御部６０ｂに出力する。

表示制御部６０ｂは、第１の実施形態の表示制御部６０と同様の機能を有するが、以下の点で異なる。表示制御部６０ｂは、更に正常配列取得部８０が取得した分類番号を正常配列取得部８０が取得した正常なアミノ酸配列の順に表示装置２に表示させる。
また、表示制御部６０ｂは、正常配列取得部８０から入力された正常なアミノ酸配列と、アミノ酸配列生成部５０から入力されたアミノ酸配列を比較し、一致するか否か判定する。表示制御部６０ｂは、一致しないと判定した場合、一致しないアミノ酸を抽出し、その抽出したアミノ酸が一致していない旨を表示装置２に表示させる。

図１６を用いて、第２の実施形態において、表示装置２に表示される図の一例を説明する。図１６は、鎌状赤血球のアミノ酸配列の一部において異常があることを示す図である。同図は、横軸がアミノ酸配列のインデックス及びアミノ酸配列に含まれるアミノ酸の略称である。縦軸がアミノ酸の名前、アミノ酸の略称及び分類番号である。

同図において、ヘモグロビンのアミノ酸配列中の一部の正常なアミノ酸配列中に含まれるアミノ酸と分類番号との関係を示す折れ線（正常型）Ｌ１５１が示されている。また、ヘモグロビンのアミノ酸配列中の一部の異常なアミノ酸配列中に含まれるアミノ酸と分類番号との関係を示す折れ線（異常型）Ｌ１５２が示されている。正常型Ｌ１５１と異常型Ｌ１５２とを比べると、異常型Ｌ１５２では、６番目のアミノ酸であるグルタミン酸（Ｇｌｕ）Ｐ１５３が、バリン（Ｖａｌ）Ｐ１５４に変化していることが点線の矢印で示されている。

表示制御部６０ｂは、図１６に示すように、正常型Ｌ１５１と、異常型Ｌ１５２とを表示装置２に表示させる。そして、表示制御部６０ｂは、バリン（Ｖａｌ）Ｐ１５４の点の色を例えば、黒色から赤色に変更する。そして、表示制御部６０ｂは、グルタミン酸（Ｇｌｕ）Ｐ１５３からバリン（Ｖａｌ）Ｐ１５４への点線の矢印を表示させる。これにより、ユーザは、一見しただけで異常があるアミノ酸について知ることができる。
また、グルタミン酸（Ｇｌｕ）Ｐ１５３からバリン（Ｖａｌ）Ｐ１５４へと変わることにより、アミノ酸の性質が親水性から疎水性に変わることが示されている。これにより、ユーザは、親水性から疎水性に変わることで、赤血球が鎌状になる傾向があるということを把握することができる。

ここで、例えば、ＧＵＧ（−７８）からＧＡＧ（１２２）への変更またはＧＵＡ（−７９）からＧＡＡ（１２１）への変更のように第２コドンがウラシル（Ｕ）からアデニン（Ａ）に変化する場合、アミノ酸がバリンからグルタミン酸に変化する場合がある。一方、例えば、ＧＵＵ（−８１）からＧＵＣ（−８２）への変更のように第３コドンがウラシル（Ｕ）からシトシン（Ｃ）に変化する場合でも、アミノ酸はバリンのままである場合がある。
このように、１塩基の変更でも分類番号が大きく変わる場合には、ユーザは、分類番号の変化からアミノ酸が変化することを予測することができる。一方、１塩基の変更で分類番号があまり変わらない場合には、ユーザは、分類番号の変化からアミノ酸が変化しないことを予測することができる。
また、ユーザは、どういうコドンからアミノ酸ができたのかを分類番号から把握できるため、実際にＤＮＡ配列がどの程度の塩基の変化による危険を持っているのかを把握することができる。

以上により、第２の実施形態における塩基配列解析装置１ｂは、第１の実施形態における塩基配列解析装置１に対して、更に以下の効果を有する。第２の実施形態における塩基配列解析装置１ｂは、生成したアミノ酸配列と既知の正常なアミノ酸配列とを比較し、一致しないアミノ酸をユーザが区別できるように表示装置２に表示させる。これにより、ユーザは、一見しただけでｍＲＮＡ配列から生成されるアミノ酸配列中のどこのアミノ酸に異常があるかを知ることができ、塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることができる。

なお、塩基配列解析装置１は、親水性のアミノ酸から疎水性のアミノ酸に変化しているアミノ酸または逆に疎水性のアミノ酸から親水性のアミノ酸に変化しているアミノ酸を抽出し、抽出したアミノ酸を表示装置２に表示させてもよい。これにより、ユーザは容易に、性質が変わったアミノ酸を把握することができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図１７は、第３の実施形態における塩基配列解析装置１ｃの構成を示す概略ブロック図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図１７の塩基配列解析装置１ｃの構成は、図１の塩基配列解析装置１の構成に対して、コドン番号取得部９１と低頻度コドン抽出部９２とが追加され、分類番号生成部４０が分類番号生成部４０ｃに、表示制御部６０ｂが第２表示制御部６１に変更されたものとなっている。

分類番号生成部４０ｃは、第１の実施形態の分類番号生成部４０と同様の機能を有するが、生成した分類番号を更に低頻度コドン抽出部９２に出力する点で異なる。
記憶部７０ｃは、第１の実施形態の記憶部７０と同様の機能を有するが、以下の点で異なる。記憶部７０ｃには、ある生物で予め決められた頻度より高い頻度で使用される高頻度コドンの分類番号と、その生物で予め決められた頻度以下の頻度で使用される低頻度コドンの分類番号とが記憶されている。

コドン番号取得部９１は、ある生物で予め決められた頻度より高い頻度で使用される高頻度コドンの分類番号（以下、高頻度分類番号ともいう）または低頻度コドンの分類番号（以下、低頻度分類番号ともいう）を取得する。具体的には、例えば、コドン番号取得部９１は、高頻度分類番号又は低頻度分類番号を記憶部７０ｃから読み出すことにより高頻度分類番号又は低頻度分類番号を取得する。コドン番号取得部９１は、取得した高頻度分類番号または低頻度分類番号を低頻度コドン抽出部９２へ出力する。

低頻度コドン抽出部９２は、分類番号生成部４０ｃが生成した分類番号と、コドン番号取得部９１が取得した高頻度コドンの分類番号または低頻度コドンの分類番号との比較に基づいて、分類番号生成部が生成した分類番号から低頻度コドンの分類番号を抽出する。低頻度コドン抽出部９２は、抽出した低頻度コドンの分類番号を第２表示制御部６１に出力する。

第２表示制御部６１は、第１の実施形態の表示制御部６０と同様の機能を有するが、以下の点で異なる。第２表示制御部６１は、低頻度コドン抽出部９２が抽出した低頻度コドンの分類番号を高頻度コドンの分類番号と区別して表示装置２に表示させる。

図１８及び図１９を用いて、第２表示制御部６１の処理を説明する。図１８は、アミノ酸配列に含まれる全てのアミノ酸が高頻度コドンから構成される例において、アミノ酸と分類番号との関係を示した図である。同図において、縦軸は、アミノ酸の名前、アミノ酸の略称及び分類番号である。横軸は、インデックス及びそのインデックスに対応するアミノ酸の略称である。同図において、アミノ酸と分類番号との関係を示す折れ線Ｌ１８１が示されている。また、同図において、高頻度コドン領域と低頻度コドン領域とが示されている。同図のアミノ酸は、全て高頻度コドン領域に含まれる分類番号が示すコドンから生成されることが示されている。

図１９は、アミノ酸配列に含まれる一部のアミノ酸が低頻度コドンから構成される例において、アミノ酸と分類番号との関係を示した図である。同図において、縦軸は、アミノ酸の名前、アミノ酸の略称及び分類番号である。横軸は、インデックス及びそのインデックスに対応するアミノ酸の略称である。同図において、アミノ酸と分類番号との関係を示す折れ線Ｌ１９１が示されている。また、同図において、高頻度コドン領域と低頻度コドン領域とが示されている。

同図において、２番目のロイシンＰ１９２が低頻度コドン領域に含まれる分類番号−１２２が示すコドンから生成されることが示されている。また、４番目のプロリンＰ１９３が低頻度コドン領域に含まれる分類番号−２２２が示すコドンから生成されることが示されている。また、１０番目のバリンＰ１９４が低頻度コドン領域に含まれる分類番号−７８が示すコドンから生成されることが示されている。

図１９の例では、第２表示制御部６１は、アミノ酸と分類番号との関係を示す折れ線Ｌ１９１を表示装置２に表示させる。また、第２表示制御部６１は、低頻度コドン抽出部９２が抽出した低頻度コドンの分類番号に相当する２番目のロイシンＰ１９２、４番目のプロリンＰ１９３及び１０番目のバリンＰ１９４の点の色を例えば、黒色から赤色に変更する。また、第２表示制御部６１は、高頻度コドン領域と低頻度コドン領域とを表示装置２に表示させる。
これにより、表示装置２の画面を見たユーザは、一見しただけで、２番目のロイシン、４番目のプロリン及び１０番目のバリンＰ１９４が、低頻度コドンから生成されていることを知ることができる。

以上により、第３の実施形態における塩基配列解析装置１ｃは、第1の実施形態における塩基配列解析装置１に対して、更に以下の効果を有する。本実施形態の塩基配列解析装置１ｃは、ある生物で予め決められた頻度より高い頻度で使用される高頻度コドンの分類番号または低頻度コドンの分類番号を取得する。そして、塩基配列解析装置１ｃは、分類番号生成部４０ｃが生成した分類番号と、取得した高頻度コドンの分類番号または低頻度コドンの分類番号との比較に基づいて、分類番号生成部４０が生成した分類番号から低頻度コドンの分類番号を抽出する。そして、塩基配列解析装置１ｃは、抽出した低頻度コドンの分類番号を高頻度コドンの分類番号と区別して表示装置２に表示させる。
これにより、表示装置２の画面を見たユーザは、アミノ酸配列だけでなく、どのアミノ酸が低頻度コドンから生成されているかを知ることができ、塩基配列を解読する場合におけるユーザの利便性を向上させることができる。

なお、各実施形態における塩基配列解析装置（１、１ｂ、１ｃ）は、選択的スプライシングというある特定のエキソンを飛ばしてｍＲＮＡを構成する操作を実現するために、個別にエキソン識別信号Ｙを選択する形で変形して、コドン読取信号Ｚを生成してもよい。これにより、塩基配列解析装置（１、１ｂ、１ｃ）は、選択的スプライシングを受ける塩基を飛ばして、コドンを読み取るので、正しいアミノ酸配列を生成することができる。

また、複数の装置を備えるシステムが、本実施形態の塩基配列解析装置（１、１ｂ、１ｃ）の各処理を、それらの複数の装置で分散して処理してもよい。
また、本実施形態の塩基配列解析装置（１、１ｂ、１ｃ）の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、塩基配列解析装置（１、１ｂ、１ｃ）に係る上述した種々の処理を行ってもよい。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、 １ｂ、１ｃ 塩基配列解析装置
２ 表示装置
１０ 数値変換部
２０ 転写開始位置抽出部
３０ エキソン配列抽出部
４０ 分類番号生成部
５０ アミノ酸配列生成部
６０ 表示制御部
６１ 第２表示制御部
７０ 記憶部
８０ 正常配列取得部
９１ コドン番号取得部
９２ 低頻度コドン抽出部
２００ 塩基保持部
２１０ 第１の共通配列判定部
２１１〜２１６、２３１〜２３６、２５１〜２５５ ＸＯＲ回路
２１７〜２２０、２３７〜２４０ 加算器
２２１ 第１判定部
２３０ 第２の共通配列判定部
２４１ 第２判定部
２５０ 開始コドン判定部
２７０ 位置抽出部
２７１ 判定部
２７２ 転写開始位置生成部
３１０ 基準信号生成部
３２０ エキソン識別信号生成部
３３０ 抽出部

Claims (9)

1. 塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する数値変換部と、
   前記数値変換部が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する転写開始位置抽出部と、
   を備えることを特徴とする塩基配列解析装置。
2. 前記転写開始位置抽出部が抽出した転写開始位置とイントロンの開始アミノ酸配列とイントロンの終了アミノ酸配列とに基づいて、前記塩基配列からエキソンの塩基配列を抽出するエキソン配列抽出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の塩基配列解析装置。
3. 前記エキソン配列抽出部が抽出したエキソンの塩基配列に基づいて、アミノ酸配列を生成するアミノ酸配列生成部を備えることを特徴とする請求項２に記載の塩基配列解析装置。
4. 前記数値変換部が変換した各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいて前記コドンを分類する分類番号を生成する分類番号生成部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の塩基配列解析装置。
5. 前記エキソン配列抽出部が抽出したエキソン塩基配列に相当する数値配列を構成する各数値にコドンにおける該数値の順番に応じた重み付けをし、重み付けした値に基づいて前記コドンを分類する分類番号を生成する分類番号生成部を備えることを特徴とする請求項３に記載の塩基配列解析装置。
6. 前記分類番号生成部は、前記コドンに含まれる第２コドン、第１コドン、第３コドンの順に重みづけを小さくすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の塩基配列解析装置。
7. 前記分類番号生成部が生成した分類番号をアミノ酸配列の順に表示装置に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の塩基配列解析装置。
8. 数値変換部が、塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する手順と、
   転写開始位置抽出部が、前記数値変換部が変換した数値に基づいて、転写開始位置を抽出する手順と、
   を有することを特徴とする塩基配列解析方法。
9. コンピュータに、
   塩基配列に含まれる各塩基を、塩基毎に決められた数値へ変換する数値変換ステップと、
   前記数値変換ステップにより変換された数値に基づいて、転写開始位置を抽出する転写開始位置抽出ステップと、
   を実行させるための塩基配列解析プログラム。

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