JP4040764B2 - 遺伝子のモチーフ抽出処理装置及び遺伝子のモチーフ抽出処理方法並びに遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子のモチーフを自動的に抽出する技術に関し、特に、遺伝子のモチーフ抽出効率を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の遺伝子工学の進歩に伴い、ＤＮＡ配列やアミノ酸配列で表現される遺伝子配列の決定技術が急速に進歩している。また、人類を初めとする様々な生物種を対象として、特定生物の遺伝子配列を全て解明しようとするゲノムプロジェクトが世界規模で行われている。このため、解明済みの遺伝子配列情報を有効に活用すべく、遺伝子配列情報データベースが爆発的な勢いで増加している。
【０００３】
これらの遺伝子配列の中には、配列情報は明らかになっているが、その機能や構造に関しては未知であるものも多い。かかる遺伝子の機能や構造を配列から推測する有効な方法として、特徴的な規則性を持つモチーフの抽出がある。このため、本願出願人は先の出願において、複数の遺伝子配列情報を比較することで、モチーフを自動的に抽出する技術を提案した（特開平７−２７４９６５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるモチーフ抽出技術では、抽出されたモチーフは、プリンタから出力されるか、或いは、データベース等へファイルとして出力されるだけであって、再利用が充分なされていないのが現状であった。このため、遺伝子の機能や構造の解明を進めるべく、抽出されたモチーフを遺伝子配列情報に加えて、再度モチーフの抽出を行おうとする場合には、抽出されたモチーフ情報を作業者が入力しなければならなかった。従って、従来の技術では、モチーフ抽出効率の向上には自ずから限界があり、さらなるモチーフ抽出効率の向上は困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、抽出されたモチーフを再利用する機構を付加することにより、遺伝子の機能や構造を推測するためのモチーフ抽出効率を向上させる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、図１に示すように、解明済みの遺伝子配列情報を蓄積する遺伝子配列情報蓄積手段Ａと、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段Ｂと、該遺伝子配列情報入力手段Ｂにより入力された複数の遺伝子配列情報から、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出手段Ｃと、該モチーフ抽出手段Ｃにより抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報蓄積手段Ａから検索する遺伝子配列情報検索手段Ｄと、該遺伝子配列情報検索手段Ｄにより検索された遺伝子配列情報を表示する表示手段Ｅと、該表示手段Ｅにより表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報入力手段Ｂにより入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加手段Ｆと、を含んで遺伝子のモチーフ抽出処理装置を構成したことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、遺伝子のモチーフを抽出する場合には、先ず、遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する。すると、モチーフ抽出手段により、入力された複数の遺伝子配列情報から遺伝子のモチーフが抽出される。そして、遺伝子配列情報検索手段により、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報が遺伝子配列情報蓄積手段から検索される。検索された遺伝子配列情報は、表示手段により表示される一方、その中から利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加手段により、遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報に付け加えられる。その後、モチーフ抽出手段によるモチーフの抽出、遺伝子配列情報検索手段による遺伝子配列情報の検索を繰り返すことによって、遺伝子配列情報の機能や構造を次第に解明していく。即ち、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加手段により、入力された遺伝子配列情報に付け加えられるので、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報の中から、前記モチーフ抽出手段によるモチーフの抽出範囲を指定するモチーフ抽出範囲指定手段を備え、前記モチーフ抽出手段は、前記モチーフ抽出範囲指定手段により指定された抽出範囲内で、遺伝子のモチーフを抽出する構成とした。
【０００９】
かかる構成によれば、モチーフ抽出範囲指定手段によりモチーフの抽出範囲を指定すると、指定された抽出範囲内で、遺伝子のモチーフが抽出される。従って、例えば、入力された種々の生物の遺伝子配列情報の中から、類似する生物の遺伝子配列情報のみを抽出範囲とすることができ、遺伝子配列の機能や構造の解明がより容易になる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを編集するモチーフ編集手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、抽出されたモチーフに対して、モチーフ編集手段により各種編集が行われるので、利用者の意思に沿った遺伝子配列情報の検索が行われるようになる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記遺伝子配列情報入力手段により入力された複数の遺伝子配列情報を、アラインメント処理するアラインメント手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、入力された複数の遺伝子配列情報は、アラインメント手段によりアラインメント処理されるので、前記モチーフ抽出手段によるモチーフ抽出が可能になる。また、利用者は、入力された複数の遺伝子配列情報間で類似している領域を視覚的に把握できるため、前記モチーフ抽出範囲指定手段によるモチーフの抽出範囲の指定を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、モチーフを蓄積するモチーフ蓄積手段と、前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを、該モチーフ蓄積手段に登録するモチーフ登録手段と、を備えた構成とした。
かかる構成によれば、抽出されたモチーフは、モチーフ登録手段によりモチーフ蓄積手段に登録されるため、他の作業者が、抽出されたモチーフを再利用することが可能となる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記モチーフ蓄積手段に登録されているモチーフの中から、少なくとも１つのモチーフを表示するモチーフ表示手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、必要に応じて、モチーフ登録手段に登録されているモチーフが表示されるので、種々のモチーフを容易に比較することができ、遺伝子配列の機能や構造の解明がより容易になる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力工程と、該遺伝子配列情報入力工程により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出工程と、該モチーフ抽出工程により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索工程と、遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索工程により検索された遺伝子配列情報を表示する表示工程と、該表示工程により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力工程により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加工程と、を含んで遺伝子のモチーフ抽出処理方法を構成したことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、遺伝子のモチーフを抽出する場合には、先ず、遺伝子配列情報入力工程を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する。すると、モチーフ抽出工程により、入力された複数の遺伝子配列情報から遺伝子のモチーフが抽出される。そして、遺伝子配列情報検索工程により、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報が遺伝子配列情報データベースから検索される。検索された遺伝子配列情報は、表示工程により表示される一方、その中から利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加工程により、遺伝子配列情報入力工程により入力された遺伝子配列情報に付け加えられる。その後、モチーフ抽出工程によるモチーフの抽出、遺伝子配列情報検索工程による遺伝子配列情報の検索を繰り返すことによって、遺伝子配列情報の機能や構造を次第に推測していく。即ち、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加工程により、入力された遺伝子配列情報に付け加えられるので、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力機能と、該遺伝子配列情報入力機能により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出機能と、該モチーフ抽出機能により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索機能と、遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索機能により検索された遺伝子配列情報を表示する表示機能と、該表示機能により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力機能により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加機能と、を電子計算機に実現させるための遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを記録媒体に記録した。
【００１８】
ここで、「記録媒体」とは、電子情報を確実に記録でき、かつ、必要に応じて確実に取り出し可能なものをいい、例えば、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、ＩＣカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体が該当する。
かかる構成によれば、遺伝子配列情報入力機能と、モチーフ抽出機能と、遺伝子配列情報検索機能と、表示機能と、遺伝子配列情報付加機能と、を電子計算機に実現させるための遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムが記録媒体に記録される。従って、かかるプログラムを記録した記録媒体があれば、一般的な電子計算機を用いて、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置が容易に構築される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置（以下「モチーフ抽出処理装置」という）の構成を示す。
モチーフ抽出処理装置は、少なくとも、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとを備えた電子計算機から構成され、メモリ上にロードされたプログラムに従ってモチーフ抽出に伴う各種処理を実行する。モチーフ抽出処理装置は、データ入力部１０（遺伝子配列情報入力手段，工程及び機能）と、データ編集部１２と、自動アラインメント部１４と、モチーフ抽出部１６と、抽出結果処理部１８と、モチーフ検索部２０と、表示装置２２と、印字装置２４と、モチーフデータベース２６（モチーフ蓄積手段）と、遺伝子配列情報データベース２８（遺伝子配列情報蓄積手段）と、を含んで構成される。
【００２０】
データ入力部１０は、例えば、キーボードとマウスとから構成され、モチーフ抽出対象となる少なくとも１つ以上の遺伝子配列データを入力するデータ入力機能を提供する。
データ編集部１２は、データ入力部１０を介して入力された遺伝子配列データに対して、データ編集機能、抽出範囲指定機能（モチーフ抽出範囲指定手段）、パラメータ設定機能、データ表示機能、外部データ入力機能及びデータ読込機能を提供する。データ編集機能では、遺伝子配列データに対して各種編集を行うべく、例えば、入力された複数の遺伝子配列データに新たな遺伝子配列データを追加したり、入力された複数の遺伝子配列データから任意の遺伝子配列データを削除したり、任意の遺伝子情報を置き換えたり、手作業によるアラインメント実施機能が提供される。抽出範囲指定機能では、モチーフ抽出範囲を指定すべく、複数の遺伝子配列データからモチーフ抽出対象とする遺伝子配列データを特定したり、アラインメントされた遺伝子情報の範囲を矩形で指定する機能が提供される。パラメータ設定機能では、モチーフの自動抽出を行うための各種パラメータを設定する機能が提供される。データ表示機能では、モチーフ抽出処理装置と利用者とのインターフェースを確立すべく、編集中の遺伝子配列データを表示装置２２に表示する機能が提供される。外部データ入力機能では、検索された遺伝子配列の再利用を可能にすべく、モチーフ検索部２０からのデータを入力する機能が提供される。データ読込機能では、既存のマルチプルアラインメントデータの有効利用を図るべく、ファイルからマルチプルアラインメントデータを読み込む機能が提供される。
【００２１】
自動アラインメント部１４は、データ編集部１２と協働して、遺伝子配列データを自動アラインメントする機能（アラインメント手段）を提供する。従って、データ編集部１２に、アラインメント処理済みの遺伝子配列データを入力する必要はなく、例えば、ファイルから遺伝子配列データを複数読み込んだ後、自動アラインメント機能を用いてアラインメント処理を行ってもよい。
【００２２】
モチーフ抽出部１６は、データ編集部１２の抽出範囲指定機能により指定されたモチーフ抽出範囲に対して、モチーフを自動抽出する自動抽出機能（モチーフ抽出手段，工程及び機能）を提供する。
抽出結果処理部１８は、モチーフ抽出部１６により自動抽出されたモチーフ（以下「抽出モチーフ」という）に対して、データベース登録機能（モチーフ登録手段）、データベース参照機能、データ表示機能及びデータ印字機能を提供する。データベース登録機能では、抽出モチーフをモチーフデータベース２６に登録する機能が提供される。データベース参照機能では、モチーフデータベース２６に登録されているモチーフの中から、任意のモチーフを参照する機能が提供される。データ表示機能では、抽出モチーフ或いは参照したモチーフ（以下「参照モチーフ」という）を表示装置２２に表示する機能が提供される。なお、データベース参照機能及びデータ表示機能により、モチーフ表示手段が構成される。データ印字機能では、抽出モチーフ或いは参照モチーフを印字装置２４に出力する機能が提供される。また、抽出結果処理部１８は、データ編集部１２のデータ編集機能を利用して、抽出モチーフを編集することができるようになっている（モチーフ編集手段）。
【００２３】
モチーフ検索部２０は、遺伝子配列情報データベース２８から抽出モチーフをその一部に含む遺伝子情報を検索すべく、検索範囲指定機能、検索実行機能（遺伝子配列情報検索手段，工程及び機能）、出力データ指定機能及びデータ表示機能を提供する。検索範囲指定機能では、複数の抽出モチーフの中から、検索を行うモチーフを指定する機能が提供される。検索実行機能では、検索範囲指定機能により指定されたモチーフに基づいて、遺伝子配列情報データベース２８を検索する機能が提供される。出力データ指定機能では、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して、マルチプルアラインメントデータに追加する検索結果を指定する機能が提供される。なお、データ編集部１２の外部データ入力機能及びモチーフ検索部２０の出力データ指定機能により、遺伝子配列情報付加手段，工程及び機能が構成される。データ表示機能（表示手段）では、利用者に対するインターフェースの提供、或いは、検索結果の表示等を行うべく、表示装置２２にデータを表示する機能が提供される。
【００２４】
遺伝子配列情報データベース２８は、遺伝子配列データベース２８ａと、立体構造データベース２８ｂと、を含んで構成される。遺伝子配列データベース２８ａには、解明済みの遺伝子配列情報が登録される。立体構造データベース２８ｂには、解明済みの遺伝子配列情報であって、その構造を立体的に記述した座標データからなる構造情報が登録される。
【００２５】
次に、かかる構成からなるモチーフ抽出処理装置の作用について、図３の作業手順図に基づいて説明する。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、遺伝子配列データの入力が行われる。
モチーフ抽出処理装置を起動すると、図４に示すような初期画面３０が表示される。初期画面３０は、データ表示部３２と、「ファイル入力」ボタン３４と、「自動アラインメント」ボタン３６と、「モチーフ抽出」ボタン３８と、「データ編集」ボタン４０と、「設定」ボタン４２と、を含んで構成される。データ表示部３２には、入力された遺伝子配列データが表示される。「ファイル入力」ボタン３４は、ファイルから遺伝子配列データを読み込むべく、データ読込機能を起動するときにクリックされる。「自動アラインメント」ボタン３６は、入力された遺伝子配列データに対してアラインメント処理を行うべく、自動アラインメント部１４のアライメント機能を起動するときにクリックされる。「モチーフ抽出」ボタン３８は、入力された遺伝子配列データからモチーフを自動抽出すべく、モチーフ抽出部１６の自動抽出機能を起動するときにクリックされる。「データ編集」ボタン４０は、入力された遺伝子配列データの編集を行うべく、データ編集機能を起動するときにクリックされる。「設定」ボタン４２は、モチーフを抽出する際に必要な各種パラメータの設定を行うべく、パラメータ設定機能を起動するときにクリックされる。
【００２６】
遺伝子配列データを入力するには、次のような２通りの方法がある。第１の方法は、ファイルから遺伝子配列データを入力する方法である。即ち、初期画面３０の「ファイル入力」ボタン３４をクリックすると、図示しないファイル指定画面が表示される。そして、ファイル指定画面でファイル名を指定すると、指定したファイルから遺伝子配列データが読み込まれ、図５に示すように、データ表示部３２に読み込まれた遺伝子配列データが表示される。また、第２の方法は、データ入力部１０のデータ入力機能を使用して、遺伝子配列データを直接入力する方法である。即ち、初期画面３０の「データ編集」ボタン４０をクリックすると、図６に示すように、遺伝子配列データの各種編集を行う編集画面５０が表示される（編集画面５０の詳細は後述する）。そして、データ編集機能の一部を使用して、データ入力部１０から遺伝子配列データを直接入力する。
【００２７】
ステップ２では、入力された遺伝子配列データの各種編集が行われる。
初期画面３０の「データ編集」ボタン４０がクリックされると、データ編集部１２のデータ編集機能が起動され、図６に示す編集画面５０が表示される。編集画面５０は、データ表示部５２と、「データ追加」ボタン５４と、「自動アラインメント」ボタン５６と、「モチーフ抽出」ボタン５８と、「設定」ボタン６０と、を含んで構成される。ここで、データ表示部５２、「自動アラインメント」ボタン５６、「モチーフ抽出」ボタン５８及び「設定」ボタン６０は、夫々、初期画面３０におけるデータ表示部３２、「自動アラインメント」ボタン３６、「モチーフ抽出」ボタン３８及び「設定」ボタン４２と実質的に同一であるので、その説明は省略する。「データ追加」ボタン５４は、データ表示部５２に表示されている遺伝子配列データに、ファイルから新規に遺伝子配列データを追加すべく、データ読込機能を起動するときにクリックされる。
【００２８】
編集画面５０上では、例えば、任意の位置にギャップ（図では「−」で示す）を挿入したり、或いは、任意の遺伝子情報を置き換えることができる。また、マルチプルアラインメントデータに新たな遺伝子配列データを付け加える場合には、「データ追加」ボタン５４をクリックすると、図示しないファイル指定画面が表示される。そして、ファイル指定画面でファイル名を指定すると、指定したファイルから遺伝子配列データが読み込まれ、データ表示部５２に読み込まれた遺伝子配列データが表示される。なお、追加される遺伝子配列データは、マルチプルアラインメントデータであってもよい。
【００２９】
ステップ３では、必要に応じて、モチーフ抽出を行うマルチプルアラインメントデータの範囲指定が行われる。
範囲指定を行わない場合には、データ表示部５２に表示されたマルチプルアラインメントデータ全体がモチーフ抽出対象となるが、実際には、マルチプルアラインメントデータの一部のみをモチーフ抽出対象としたい場合がある。この場合には、抽出範囲指定機能によりモチーフ抽出対象を限定すべく、次のような２通りの方法で範囲指定を行うことができる。第１の方法は、図７に示すように、マウス等のポインティングデバイスを使用して、マルチプルアラインメントデータの中から少なくとも１つのアラインメントデータを指定する方法である。また、第２の方法は、図８に示すように、ポインティングデバイスを使用して、モチーフ抽出対象を矩形領域で指定する方法である。なお、モチーフ抽出対象を変更する場合には、モチーフ抽出対象を指定し直せばよい。
【００３０】
ステップ４では、モチーフの自動抽出が行われる。
初期画面３０の「モチーフ抽出」ボタン３８、或いは、編集画面５０の「モチーフ抽出」ボタン５８がクリックされると、モチーフ抽出部１６の自動抽出機能が起動され、マルチプルアラインメントデータからモチーフが自動的に抽出される。このとき、モチーフ抽出対象が指定されていれば、指定された範囲内からモチーフが抽出される。
【００３１】
ステップ５では、モチーフの抽出結果が表示される。
自動的に抽出されたモチーフは、抽出結果処理部１８のデータ表示機能により、図９に示すような抽出結果表示画面７０に表示される。抽出結果表示画面７０は、抽出結果表示部７２と、抽出モチーフ表示部７４と、「ファイル出力」ボタン７６と、「データベース検索」ボタン７８と、「アラインメントデータ入力」ボタン８０と、を含んで構成される。抽出結果表示部７２には、抽出パラメータ７２ａ、解析結果７２ｂ等が表示される。抽出モチーフ表示部７４には、抽出されたモチーフの一覧が表示される。「ファイル出力」ボタン７６は、抽出結果を印字装置２４に出力すべくデータ印字機能を起動したり、或いは、抽出結果をモチーフデータベース２６に登録すべくデータベース登録機能を起動するときに、クリックされる。「データベース検索」ボタン７８は、遺伝子配列情報データベース２８に対して検索を行うべく、モチーフ検索部２０の検索実行機能を起動するときにクリックされる。「アラインメントデータ入力」ボタン８０は、現在表示されているアラインメントデータを破棄し、モチーフ抽出を行うアラインメントデータをファイルから読み込む場合にクリックされる。
【００３２】
ステップ６では、モチーフ抽出結果の出力が行われる。
即ち、抽出結果表示画面７０上に表示されているモチーフ抽出結果を、印字装置２４に出力したり、或いは、モチーフデータベース２６に登録する処理が行われる。モチーフ抽出結果を出力するには、抽出結果表示画面７０の「ファイル出力」ボタン７６をクリックすると、出力先を指定する出力先指定画面（図示せず）が表示される。そして、出力先指定画面上で出力先を指定することで、印字装置２４へのモチーフ抽出結果の出力、或いは、モチーフデータベース２６へのモチーフ抽出結果の登録が行われる。
【００３３】
ステップ７では、既存のモチーフ抽出結果との比較が行われる。
即ち、モチーフ抽出結果と、モチーフデータベース２６に既に登録されているモチーフ抽出結果と、を比較することにより、モチーフにより推測される遺伝子の機能等の特定作業が行われる。
ステップ８では、遺伝子配列情報データベース２８を検索する検索対象の指定が行われる。
【００３４】
即ち、図１０に示すように、抽出モチーフ表示部７４に表示されるモチーフ一覧の中から１つのモチーフをクリックすると、その先頭部に指定されたことを示す記号（図では「＊」で表わされる）７４ａが付される。検索対象たるモチーフを変更したい場合には、新たなモチーフをクリックすると、そのモチーフが検索対象となる。なお、複数のモチーフを検索対象とするようにしてもよい。
【００３５】
ステップ９では、モチーフ検索が行われる。
即ち、検索対象たるモチーフを指定した後で、「データベース検索」ボタン７８をクリックすると、指定されたモチーフに基づいて、遺伝子配列情報データベース２８が検索される。このとき、遺伝子配列情報データベース２８を構成する遺伝子配列データベース２８ａ或いは立体構造データベース２８ｂのどちらを検索するかは、「アラインメントデータ入力」ボタン８０をクリックすることで任意に選択できる。
【００３６】
ステップ１０では、遺伝子配列情報データベース２８の検索結果が表示される。
遺伝子配列情報データベース２８の検索結果は、モチーフ検索部２０のデータ表示機能により、図１１に示すような検索結果表示画面９０に表示される。検索結果表示画面９０は、モチーフ表示部９２と、検索結果表示部９４と、「ファイル出力」ボタン９６と、「アラインメントへの追加」ボタン９８と、「エントリ内容表示」ボタン１００と、「データベース検索」ボタン１０２と、を含んで構成される。モチーフ表示部９２には、遺伝子配列情報データベース２８の検索対象たるモチーフが表示される。検索結果表示部９４には、遺伝子配列情報データベース２８の検索結果が表示される。「ファイル出力」ボタン９６は、検索結果を印字装置２４に出力したり、或いは、モチーフデータベース２６に登録するときにクリックされる。「アラインメントへの追加」ボタン９８は、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して、マルチプルアラインメントデータに検索結果を追加するときにクリックされる。「エントリ内容表示」ボタン１００は、エントリを表示するときにクリックされる。「データベース検索」ボタン１０２は、遺伝子配列情報データベース２８に対して、絞り込み検索を行うときにクリックされる。
【００３７】
ステップ１１では、再利用する遺伝子配列データが指定される。
即ち、検索結果表示画面９０において、図１２に示すように、再利用する遺伝子配列データをクリックすると、指定された遺伝子配列データの先頭部に記号「×」が付される。そして、「アラインメントへの追加」ボタン９８をクリックすると、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して遺伝子配列データが取り込まれ、図１３に示すように、マルチプルアラインメントデータの最下段に追加される。
【００３８】
その後、ステップ２〜ステップ１１を繰り返し、遺伝子の機能や構造を解明する。
かかるモチーフ抽出処理装置によれば、マルチプルアラインメントデータの入力から、モチーフ抽出、抽出モチーフに基づくデータベース検索といった一連の処理を統合化されたシステム上で行うことが可能となる。利用者は、データ編集部１２のデータ編集機能を利用することで、入力されたマルチプルアラインメントデータに対して、モチーフ抽出を行うための詳細な設定を行うことが可能となる。また、表示装置２２が提供するユーザインターフェースを利用することにより、視覚的に抽出モチーフを確認しながら再度モチーフ抽出を行ったり、或いは、以前に実行した抽出結果との比較を表示装置２２上で行うことが可能となる。さらに、モチーフ検索部２０の検索実行機能を利用すれば、モチーフ単位でのデータベース検索を容易に行うことができ、また、データ表示機能を利用すれば、検索されたデータのデータベースの登録内容の閲覧が簡単にできる。この結果、遺伝子配列の機能や構造を推測するためのモチーフの抽出を効率良く、かつ、利用者の要求に応じて柔軟的に行うことが可能となる。
【００３９】
このような機能を電子計算機に実現させるプログラムを、例えば、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、ＩＣカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体に記録しておけば、本発明に係るモチーフ抽出処理プログラムを市場に流通させることができる。そして、かかる媒体を取得した者は、一般的な電子計算機システムを利用して、モチーフ抽出処理装置を容易に構築することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項７に記載の発明によれば、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになるので、遺伝子の機能や構造を推測するためのモチーフ抽出効率を向上させることができる。また、検索された遺伝子配列情報の中から、利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、入力された遺伝子配列情報に付け加えることができる。
請求項２記載の発明によれば、モチーフの抽出範囲を指定することができるので、例えば、入力された種々の生物の遺伝子配列情報の中から、類似する生物の遺伝子配列情報のみを抽出範囲とすることができ、遺伝子配列情報の機能や構造の解明をより容易に行うことができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、抽出されたモチーフに対して各種編集が行われるので、利用者の意思に沿った遺伝子配列情報の検索を行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、入力された複数の遺伝子配列情報はアラインメント処理されるので、必要と思われる遺伝子配列情報を順不同で入力すればよく、遺伝子配列情報の入力作業の効率を向上することができる。
【００４２】
請求項５記載の発明によれば、他の作業者が抽出されたモチーフを再利用することが可能となり、遺伝子配列情報の機能や構造を解明する作業の効率をより向上することができる。
請求項６記載の発明によれば、必要に応じて、モチーフを容易に比較することができ、遺伝子配列の機能や構造の解明をより容易に行うことができる。
【００４３】
請求項８記載の発明によれば、請求項１又は請求項７に記載の発明の効果に加えて、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを流通させることができる。従って、かかるプログラムが記録された記録媒体を取得した者は、一般的な電子計算機を用いて、容易に遺伝子のモチーフ抽出処理装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーム１の対応図である。
【図２】本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置の構成図である。
【図３】モチーフ抽出を行うための作業手順図である。
【図４】初期画面の説明図である。
【図５】マルチプルアラインメントデータを入力した初期画面の説明図である。
【図６】編集画面の説明図である。
【図７】モチーフ抽出範囲を配列で指定した様子の説明図である。
【図８】モチーフ抽出範囲を矩形領域で指定した様子の説明図である。
【図９】抽出結果表示画面の説明図である。
【図１０】検索対象を指定した抽出結果表示画面の説明図である。
【図１１】検索結果表示画面の説明図である。
【図１２】再利用する配列を指定した検索結果表示画面の説明図である。
【図１３】再利用する配列がマルチプルアラインメントデータに追加された様子の説明図である。
【符号の説明】
１０・・・データ入力部
１２・・・データ編集部
１４・・・自動アラインメント部
１６・・・モチーフ抽出部
１８・・・抽出結果処理部
２０・・・モチーフ検索部
２６・・・モチーフデータベース
２８・・・遺伝子配列情報データベース
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子のモチーフを自動的に抽出する技術に関し、特に、遺伝子のモチーフ抽出効率を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の遺伝子工学の進歩に伴い、ＤＮＡ配列やアミノ酸配列で表現される遺伝子配列の決定技術が急速に進歩している。また、人類を初めとする様々な生物種を対象として、特定生物の遺伝子配列を全て解明しようとするゲノムプロジェクトが世界規模で行われている。このため、解明済みの遺伝子配列情報を有効に活用すべく、遺伝子配列情報データベースが爆発的な勢いで増加している。
【０００３】
これらの遺伝子配列の中には、配列情報は明らかになっているが、その機能や構造に関しては未知であるものも多い。かかる遺伝子の機能や構造を配列から推測する有効な方法として、特徴的な規則性を持つモチーフの抽出がある。このため、本願出願人は先の出願において、複数の遺伝子配列情報を比較することで、モチーフを自動的に抽出する技術を提案した（特開平７−２７４９６５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるモチーフ抽出技術では、抽出されたモチーフは、プリンタから出力されるか、或いは、データベース等へファイルとして出力されるだけであって、再利用が充分なされていないのが現状であった。このため、遺伝子の機能や構造の解明を進めるべく、抽出されたモチーフを遺伝子配列情報に加えて、再度モチーフの抽出を行おうとする場合には、抽出されたモチーフ情報を作業者が入力しなければならなかった。従って、従来の技術では、モチーフ抽出効率の向上には自ずから限界があり、さらなるモチーフ抽出効率の向上は困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、抽出されたモチーフを再利用する機構を付加することにより、遺伝子の機能や構造を推測するためのモチーフ抽出効率を向上させる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、図１に示すように、解明済みの遺伝子配列情報を蓄積する遺伝子配列情報蓄積手段Ａと、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段Ｂと、該遺伝子配列情報入力手段Ｂにより入力された複数の遺伝子配列情報から、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出手段Ｃと、該モチーフ抽出手段Ｃにより抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報蓄積手段Ａから検索する遺伝子配列情報検索手段Ｄと、該遺伝子配列情報検索手段Ｄにより検索された遺伝子配列情報を表示する表示手段Ｅと、該表示手段Ｅにより表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報入力手段Ｂにより入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加手段Ｆと、を含んで遺伝子のモチーフ抽出処理装置を構成したことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、遺伝子のモチーフを抽出する場合には、先ず、遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する。すると、モチーフ抽出手段により、入力された複数の遺伝子配列情報から遺伝子のモチーフが抽出される。そして、遺伝子配列情報検索手段により、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報が遺伝子配列情報蓄積手段から検索される。検索された遺伝子配列情報は、表示手段により表示される一方、その中から利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加手段により、遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報に付け加えられる。その後、モチーフ抽出手段によるモチーフの抽出、遺伝子配列情報検索手段による遺伝子配列情報の検索を繰り返すことによって、遺伝子配列情報の機能や構造を次第に解明していく。即ち、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加手段により、入力された遺伝子配列情報に付け加えられるので、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報の中から、前記モチーフ抽出手段によるモチーフの抽出範囲を指定するモチーフ抽出範囲指定手段を備え、前記モチーフ抽出手段は、前記モチーフ抽出範囲指定手段により指定された抽出範囲内で、遺伝子のモチーフを抽出する構成とした。
【０００９】
かかる構成によれば、モチーフ抽出範囲指定手段によりモチーフの抽出範囲を指定すると、指定された抽出範囲内で、遺伝子のモチーフが抽出される。従って、例えば、入力された種々の生物の遺伝子配列情報の中から、類似する生物の遺伝子配列情報のみを抽出範囲とすることができ、遺伝子配列の機能や構造の解明がより容易になる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを編集するモチーフ編集手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、抽出されたモチーフに対して、モチーフ編集手段により各種編集が行われるので、利用者の意思に沿った遺伝子配列情報の検索が行われるようになる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記遺伝子配列情報入力手段により入力された複数の遺伝子配列情報を、アラインメント処理するアラインメント手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、入力された複数の遺伝子配列情報は、アラインメント手段によりアラインメント処理されるので、前記モチーフ抽出手段によるモチーフ抽出が可能になる。また、利用者は、入力された複数の遺伝子配列情報間で類似している領域を視覚的に把握できるため、前記モチーフ抽出範囲指定手段によるモチーフの抽出範囲の指定を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、モチーフを蓄積するモチーフ蓄積手段と、前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを、該モチーフ蓄積手段に登録するモチーフ登録手段と、を備えた構成とした。
かかる構成によれば、抽出されたモチーフは、モチーフ登録手段によりモチーフ蓄積手段に登録されるため、他の作業者が、抽出されたモチーフを再利用することが可能となる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記モチーフ蓄積手段に登録されているモチーフの中から、少なくとも１つのモチーフを表示するモチーフ表示手段を備えた構成とした。
かかる構成によれば、必要に応じて、モチーフ登録手段に登録されているモチーフが表示されるので、種々のモチーフを容易に比較することができ、遺伝子配列の機能や構造の解明がより容易になる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力工程と、該遺伝子配列情報入力工程により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出工程と、該モチーフ抽出工程により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索工程と、遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索工程により検索された遺伝子配列情報を表示する表示工程と、該表示工程により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力工程により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加工程と、を含んで遺伝子のモチーフ抽出処理方法を構成したことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、遺伝子のモチーフを抽出する場合には、先ず、遺伝子配列情報入力工程を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する。すると、モチーフ抽出工程により、入力された複数の遺伝子配列情報から遺伝子のモチーフが抽出される。そして、遺伝子配列情報検索工程により、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報が遺伝子配列情報データベースから検索される。検索された遺伝子配列情報は、表示工程により表示される一方、その中から利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加工程により、遺伝子配列情報入力工程により入力された遺伝子配列情報に付け加えられる。その後、モチーフ抽出工程によるモチーフの抽出、遺伝子配列情報検索工程による遺伝子配列情報の検索を繰り返すことによって、遺伝子配列情報の機能や構造を次第に推測していく。即ち、抽出されたモチーフを一部に含む遺伝子配列情報は、遺伝子配列情報付加工程により、入力された遺伝子配列情報に付け加えられるので、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力機能と、該遺伝子配列情報入力機能により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出機能と、該モチーフ抽出機能により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索機能と、遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索機能により検索された遺伝子配列情報を表示する表示機能と、該表示機能により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力機能により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加機能と、を電子計算機に実現させるための遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを記録媒体に記録した。
【００１８】
ここで、「記録媒体」とは、電子情報を確実に記録でき、かつ、必要に応じて確実に取り出し可能なものをいい、例えば、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、ＩＣカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体が該当する。
かかる構成によれば、遺伝子配列情報入力機能と、モチーフ抽出機能と、遺伝子配列情報検索機能と、表示機能と、遺伝子配列情報付加機能と、を電子計算機に実現させるための遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムが記録媒体に記録される。従って、かかるプログラムを記録した記録媒体があれば、一般的な電子計算機を用いて、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置が容易に構築される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置（以下「モチーフ抽出処理装置」という）の構成を示す。
モチーフ抽出処理装置は、少なくとも、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとを備えた電子計算機から構成され、メモリ上にロードされたプログラムに従ってモチーフ抽出に伴う各種処理を実行する。モチーフ抽出処理装置は、データ入力部１０（遺伝子配列情報入力手段，工程及び機能）と、データ編集部１２と、自動アラインメント部１４と、モチーフ抽出部１６と、抽出結果処理部１８と、モチーフ検索部２０と、表示装置２２と、印字装置２４と、モチーフデータベース２６（モチーフ蓄積手段）と、遺伝子配列情報データベース２８（遺伝子配列情報蓄積手段）と、を含んで構成される。
【００２０】
データ入力部１０は、例えば、キーボードとマウスとから構成され、モチーフ抽出対象となる少なくとも１つ以上の遺伝子配列データを入力するデータ入力機能を提供する。
データ編集部１２は、データ入力部１０を介して入力された遺伝子配列データに対して、データ編集機能、抽出範囲指定機能（モチーフ抽出範囲指定手段）、パラメータ設定機能、データ表示機能、外部データ入力機能及びデータ読込機能を提供する。データ編集機能では、遺伝子配列データに対して各種編集を行うべく、例えば、入力された複数の遺伝子配列データに新たな遺伝子配列データを追加したり、入力された複数の遺伝子配列データから任意の遺伝子配列データを削除したり、任意の遺伝子情報を置き換えたり、手作業によるアラインメント実施機能が提供される。抽出範囲指定機能では、モチーフ抽出範囲を指定すべく、複数の遺伝子配列データからモチーフ抽出対象とする遺伝子配列データを特定したり、アラインメントされた遺伝子情報の範囲を矩形で指定する機能が提供される。パラメータ設定機能では、モチーフの自動抽出を行うための各種パラメータを設定する機能が提供される。データ表示機能では、モチーフ抽出処理装置と利用者とのインターフェースを確立すべく、編集中の遺伝子配列データを表示装置２２に表示する機能が提供される。外部データ入力機能では、検索された遺伝子配列の再利用を可能にすべく、モチーフ検索部２０からのデータを入力する機能が提供される。データ読込機能では、既存のマルチプルアラインメントデータの有効利用を図るべく、ファイルからマルチプルアラインメントデータを読み込む機能が提供される。
【００２１】
自動アラインメント部１４は、データ編集部１２と協働して、遺伝子配列データを自動アラインメントする機能（アラインメント手段）を提供する。従って、データ編集部１２に、アラインメント処理済みの遺伝子配列データを入力する必要はなく、例えば、ファイルから遺伝子配列データを複数読み込んだ後、自動アラインメント機能を用いてアラインメント処理を行ってもよい。
【００２２】
モチーフ抽出部１６は、データ編集部１２の抽出範囲指定機能により指定されたモチーフ抽出範囲に対して、モチーフを自動抽出する自動抽出機能（モチーフ抽出手段，工程及び機能）を提供する。
抽出結果処理部１８は、モチーフ抽出部１６により自動抽出されたモチーフ（以下「抽出モチーフ」という）に対して、データベース登録機能（モチーフ登録手段）、データベース参照機能、データ表示機能及びデータ印字機能を提供する。データベース登録機能では、抽出モチーフをモチーフデータベース２６に登録する機能が提供される。データベース参照機能では、モチーフデータベース２６に登録されているモチーフの中から、任意のモチーフを参照する機能が提供される。データ表示機能では、抽出モチーフ或いは参照したモチーフ（以下「参照モチーフ」という）を表示装置２２に表示する機能が提供される。なお、データベース参照機能及びデータ表示機能により、モチーフ表示手段が構成される。データ印字機能では、抽出モチーフ或いは参照モチーフを印字装置２４に出力する機能が提供される。また、抽出結果処理部１８は、データ編集部１２のデータ編集機能を利用して、抽出モチーフを編集することができるようになっている（モチーフ編集手段）。
【００２３】
モチーフ検索部２０は、遺伝子配列情報データベース２８から抽出モチーフをその一部に含む遺伝子情報を検索すべく、検索範囲指定機能、検索実行機能（遺伝子配列情報検索手段，工程及び機能）、出力データ指定機能及びデータ表示機能を提供する。検索範囲指定機能では、複数の抽出モチーフの中から、検索を行うモチーフを指定する機能が提供される。検索実行機能では、検索範囲指定機能により指定されたモチーフに基づいて、遺伝子配列情報データベース２８を検索する機能が提供される。出力データ指定機能では、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して、マルチプルアラインメントデータに追加する検索結果を指定する機能が提供される。なお、データ編集部１２の外部データ入力機能及びモチーフ検索部２０の出力データ指定機能により、遺伝子配列情報付加手段，工程及び機能が構成される。データ表示機能（表示手段）では、利用者に対するインターフェースの提供、或いは、検索結果の表示等を行うべく、表示装置２２にデータを表示する機能が提供される。
【００２４】
遺伝子配列情報データベース２８は、遺伝子配列データベース２８ａと、立体構造データベース２８ｂと、を含んで構成される。遺伝子配列データベース２８ａには、解明済みの遺伝子配列情報が登録される。立体構造データベース２８ｂには、解明済みの遺伝子配列情報であって、その構造を立体的に記述した座標データからなる構造情報が登録される。
【００２５】
次に、かかる構成からなるモチーフ抽出処理装置の作用について、図３の作業手順図に基づいて説明する。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、遺伝子配列データの入力が行われる。
モチーフ抽出処理装置を起動すると、図４に示すような初期画面３０が表示される。初期画面３０は、データ表示部３２と、「ファイル入力」ボタン３４と、「自動アラインメント」ボタン３６と、「モチーフ抽出」ボタン３８と、「データ編集」ボタン４０と、「設定」ボタン４２と、を含んで構成される。データ表示部３２には、入力された遺伝子配列データが表示される。「ファイル入力」ボタン３４は、ファイルから遺伝子配列データを読み込むべく、データ読込機能を起動するときにクリックされる。「自動アラインメント」ボタン３６は、入力された遺伝子配列データに対してアラインメント処理を行うべく、自動アラインメント部１４のアライメント機能を起動するときにクリックされる。「モチーフ抽出」ボタン３８は、入力された遺伝子配列データからモチーフを自動抽出すべく、モチーフ抽出部１６の自動抽出機能を起動するときにクリックされる。「データ編集」ボタン４０は、入力された遺伝子配列データの編集を行うべく、データ編集機能を起動するときにクリックされる。「設定」ボタン４２は、モチーフを抽出する際に必要な各種パラメータの設定を行うべく、パラメータ設定機能を起動するときにクリックされる。
【００２６】
遺伝子配列データを入力するには、次のような２通りの方法がある。第１の方法は、ファイルから遺伝子配列データを入力する方法である。即ち、初期画面３０の「ファイル入力」ボタン３４をクリックすると、図示しないファイル指定画面が表示される。そして、ファイル指定画面でファイル名を指定すると、指定したファイルから遺伝子配列データが読み込まれ、図５に示すように、データ表示部３２に読み込まれた遺伝子配列データが表示される。また、第２の方法は、データ入力部１０のデータ入力機能を使用して、遺伝子配列データを直接入力する方法である。即ち、初期画面３０の「データ編集」ボタン４０をクリックすると、図６に示すように、遺伝子配列データの各種編集を行う編集画面５０が表示される（編集画面５０の詳細は後述する）。そして、データ編集機能の一部を使用して、データ入力部１０から遺伝子配列データを直接入力する。
【００２７】
ステップ２では、入力された遺伝子配列データの各種編集が行われる。
初期画面３０の「データ編集」ボタン４０がクリックされると、データ編集部１２のデータ編集機能が起動され、図６に示す編集画面５０が表示される。編集画面５０は、データ表示部５２と、「データ追加」ボタン５４と、「自動アラインメント」ボタン５６と、「モチーフ抽出」ボタン５８と、「設定」ボタン６０と、を含んで構成される。ここで、データ表示部５２、「自動アラインメント」ボタン５６、「モチーフ抽出」ボタン５８及び「設定」ボタン６０は、夫々、初期画面３０におけるデータ表示部３２、「自動アラインメント」ボタン３６、「モチーフ抽出」ボタン３８及び「設定」ボタン４２と実質的に同一であるので、その説明は省略する。「データ追加」ボタン５４は、データ表示部５２に表示されている遺伝子配列データに、ファイルから新規に遺伝子配列データを追加すべく、データ読込機能を起動するときにクリックされる。
【００２８】
編集画面５０上では、例えば、任意の位置にギャップ（図では「−」で示す）を挿入したり、或いは、任意の遺伝子情報を置き換えることができる。また、マルチプルアラインメントデータに新たな遺伝子配列データを付け加える場合には、「データ追加」ボタン５４をクリックすると、図示しないファイル指定画面が表示される。そして、ファイル指定画面でファイル名を指定すると、指定したファイルから遺伝子配列データが読み込まれ、データ表示部５２に読み込まれた遺伝子配列データが表示される。なお、追加される遺伝子配列データは、マルチプルアラインメントデータであってもよい。
【００２９】
ステップ３では、必要に応じて、モチーフ抽出を行うマルチプルアラインメントデータの範囲指定が行われる。
範囲指定を行わない場合には、データ表示部５２に表示されたマルチプルアラインメントデータ全体がモチーフ抽出対象となるが、実際には、マルチプルアラインメントデータの一部のみをモチーフ抽出対象としたい場合がある。この場合には、抽出範囲指定機能によりモチーフ抽出対象を限定すべく、次のような２通りの方法で範囲指定を行うことができる。第１の方法は、図７に示すように、マウス等のポインティングデバイスを使用して、マルチプルアラインメントデータの中から少なくとも１つのアラインメントデータを指定する方法である。また、第２の方法は、図８に示すように、ポインティングデバイスを使用して、モチーフ抽出対象を矩形領域で指定する方法である。なお、モチーフ抽出対象を変更する場合には、モチーフ抽出対象を指定し直せばよい。
【００３０】
ステップ４では、モチーフの自動抽出が行われる。
初期画面３０の「モチーフ抽出」ボタン３８、或いは、編集画面５０の「モチーフ抽出」ボタン５８がクリックされると、モチーフ抽出部１６の自動抽出機能が起動され、マルチプルアラインメントデータからモチーフが自動的に抽出される。このとき、モチーフ抽出対象が指定されていれば、指定された範囲内からモチーフが抽出される。
【００３１】
ステップ５では、モチーフの抽出結果が表示される。
自動的に抽出されたモチーフは、抽出結果処理部１８のデータ表示機能により、図９に示すような抽出結果表示画面７０に表示される。抽出結果表示画面７０は、抽出結果表示部７２と、抽出モチーフ表示部７４と、「ファイル出力」ボタン７６と、「データベース検索」ボタン７８と、「アラインメントデータ入力」ボタン８０と、を含んで構成される。抽出結果表示部７２には、抽出パラメータ７２ａ、解析結果７２ｂ等が表示される。抽出モチーフ表示部７４には、抽出されたモチーフの一覧が表示される。「ファイル出力」ボタン７６は、抽出結果を印字装置２４に出力すべくデータ印字機能を起動したり、或いは、抽出結果をモチーフデータベース２６に登録すべくデータベース登録機能を起動するときに、クリックされる。「データベース検索」ボタン７８は、遺伝子配列情報データベース２８に対して検索を行うべく、モチーフ検索部２０の検索実行機能を起動するときにクリックされる。「アラインメントデータ入力」ボタン８０は、現在表示されているアラインメントデータを破棄し、モチーフ抽出を行うアラインメントデータをファイルから読み込む場合にクリックされる。
【００３２】
ステップ６では、モチーフ抽出結果の出力が行われる。
即ち、抽出結果表示画面７０上に表示されているモチーフ抽出結果を、印字装置２４に出力したり、或いは、モチーフデータベース２６に登録する処理が行われる。モチーフ抽出結果を出力するには、抽出結果表示画面７０の「ファイル出力」ボタン７６をクリックすると、出力先を指定する出力先指定画面（図示せず）が表示される。そして、出力先指定画面上で出力先を指定することで、印字装置２４へのモチーフ抽出結果の出力、或いは、モチーフデータベース２６へのモチーフ抽出結果の登録が行われる。
【００３３】
ステップ７では、既存のモチーフ抽出結果との比較が行われる。
即ち、モチーフ抽出結果と、モチーフデータベース２６に既に登録されているモチーフ抽出結果と、を比較することにより、モチーフにより推測される遺伝子の機能等の特定作業が行われる。
ステップ８では、遺伝子配列情報データベース２８を検索する検索対象の指定が行われる。
【００３４】
即ち、図１０に示すように、抽出モチーフ表示部７４に表示されるモチーフ一覧の中から１つのモチーフをクリックすると、その先頭部に指定されたことを示す記号（図では「＊」で表わされる）７４ａが付される。検索対象たるモチーフを変更したい場合には、新たなモチーフをクリックすると、そのモチーフが検索対象となる。なお、複数のモチーフを検索対象とするようにしてもよい。
【００３５】
ステップ９では、モチーフ検索が行われる。
即ち、検索対象たるモチーフを指定した後で、「データベース検索」ボタン７８をクリックすると、指定されたモチーフに基づいて、遺伝子配列情報データベース２８が検索される。このとき、遺伝子配列情報データベース２８を構成する遺伝子配列データベース２８ａ或いは立体構造データベース２８ｂのどちらを検索するかは、「アラインメントデータ入力」ボタン８０をクリックすることで任意に選択できる。
【００３６】
ステップ１０では、遺伝子配列情報データベース２８の検索結果が表示される。
遺伝子配列情報データベース２８の検索結果は、モチーフ検索部２０のデータ表示機能により、図１１に示すような検索結果表示画面９０に表示される。検索結果表示画面９０は、モチーフ表示部９２と、検索結果表示部９４と、「ファイル出力」ボタン９６と、「アラインメントへの追加」ボタン９８と、「エントリ内容表示」ボタン１００と、「データベース検索」ボタン１０２と、を含んで構成される。モチーフ表示部９２には、遺伝子配列情報データベース２８の検索対象たるモチーフが表示される。検索結果表示部９４には、遺伝子配列情報データベース２８の検索結果が表示される。「ファイル出力」ボタン９６は、検索結果を印字装置２４に出力したり、或いは、モチーフデータベース２６に登録するときにクリックされる。「アラインメントへの追加」ボタン９８は、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して、マルチプルアラインメントデータに検索結果を追加するときにクリックされる。「エントリ内容表示」ボタン１００は、エントリを表示するときにクリックされる。「データベース検索」ボタン１０２は、遺伝子配列情報データベース２８に対して、絞り込み検索を行うときにクリックされる。
【００３７】
ステップ１１では、再利用する遺伝子配列データが指定される。
即ち、検索結果表示画面９０において、図１２に示すように、再利用する遺伝子配列データをクリックすると、指定された遺伝子配列データの先頭部に記号「×」が付される。そして、「アラインメントへの追加」ボタン９８をクリックすると、データ編集部１２の外部データ入力機能を介して遺伝子配列データが取り込まれ、図１３に示すように、マルチプルアラインメントデータの最下段に追加される。
【００３８】
その後、ステップ２〜ステップ１１を繰り返し、遺伝子の機能や構造を解明する。
かかるモチーフ抽出処理装置によれば、マルチプルアラインメントデータの入力から、モチーフ抽出、抽出モチーフに基づくデータベース検索といった一連の処理を統合化されたシステム上で行うことが可能となる。利用者は、データ編集部１２のデータ編集機能を利用することで、入力されたマルチプルアラインメントデータに対して、モチーフ抽出を行うための詳細な設定を行うことが可能となる。また、表示装置２２が提供するユーザインターフェースを利用することにより、視覚的に抽出モチーフを確認しながら再度モチーフ抽出を行ったり、或いは、以前に実行した抽出結果との比較を表示装置２２上で行うことが可能となる。さらに、モチーフ検索部２０の検索実行機能を利用すれば、モチーフ単位でのデータベース検索を容易に行うことができ、また、データ表示機能を利用すれば、検索されたデータのデータベースの登録内容の閲覧が簡単にできる。この結果、遺伝子配列の機能や構造を推測するためのモチーフの抽出を効率良く、かつ、利用者の要求に応じて柔軟的に行うことが可能となる。
【００３９】
このような機能を電子計算機に実現させるプログラムを、例えば、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、ＩＣカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体に記録しておけば、本発明に係るモチーフ抽出処理プログラムを市場に流通させることができる。そして、かかる媒体を取得した者は、一般的な電子計算機システムを利用して、モチーフ抽出処理装置を容易に構築することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項７に記載の発明によれば、抽出されたモチーフの再利用が行われるようになるので、遺伝子の機能や構造を推測するためのモチーフ抽出効率を向上させることができる。また、検索された遺伝子配列情報の中から、利用者によって指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、入力された遺伝子配列情報に付け加えることができる。
請求項２記載の発明によれば、モチーフの抽出範囲を指定することができるので、例えば、入力された種々の生物の遺伝子配列情報の中から、類似する生物の遺伝子配列情報のみを抽出範囲とすることができ、遺伝子配列情報の機能や構造の解明をより容易に行うことができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、抽出されたモチーフに対して各種編集が行われるので、利用者の意思に沿った遺伝子配列情報の検索を行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、入力された複数の遺伝子配列情報はアラインメント処理されるので、必要と思われる遺伝子配列情報を順不同で入力すればよく、遺伝子配列情報の入力作業の効率を向上することができる。
【００４２】
請求項５記載の発明によれば、他の作業者が抽出されたモチーフを再利用することが可能となり、遺伝子配列情報の機能や構造を解明する作業の効率をより向上することができる。
請求項６記載の発明によれば、必要に応じて、モチーフを容易に比較することができ、遺伝子配列の機能や構造の解明をより容易に行うことができる。
【００４３】
請求項８記載の発明によれば、請求項１又は請求項７に記載の発明の効果に加えて、本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを流通させることができる。従って、かかるプログラムが記録された記録媒体を取得した者は、一般的な電子計算機を用いて、容易に遺伝子のモチーフ抽出処理装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーム１の対応図である。
【図２】本発明に係る遺伝子のモチーフ抽出処理装置の構成図である。
【図３】モチーフ抽出を行うための作業手順図である。
【図４】初期画面の説明図である。
【図５】マルチプルアラインメントデータを入力した初期画面の説明図である。
【図６】編集画面の説明図である。
【図７】モチーフ抽出範囲を配列で指定した様子の説明図である。
【図８】モチーフ抽出範囲を矩形領域で指定した様子の説明図である。
【図９】抽出結果表示画面の説明図である。
【図１０】検索対象を指定した抽出結果表示画面の説明図である。
【図１１】検索結果表示画面の説明図である。
【図１２】再利用する配列を指定した検索結果表示画面の説明図である。
【図１３】再利用する配列がマルチプルアラインメントデータに追加された様子の説明図である。
【符号の説明】
１０・・・データ入力部
１２・・・データ編集部
１４・・・自動アラインメント部
１６・・・モチーフ抽出部
１８・・・抽出結果処理部
２０・・・モチーフ検索部
２６・・・モチーフデータベース
２８・・・遺伝子配列情報データベース
Claims (8)
- 解明済みの遺伝子配列情報を蓄積する遺伝子配列情報蓄積手段と、
複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段と、
該遺伝子配列情報入力手段により入力された複数の遺伝子配列情報から、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出手段と、
該モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報蓄積手段から検索する遺伝子配列情報検索手段と、
該遺伝子配列情報検索手段により検索された遺伝子配列情報を表示する表示手段と、
該表示手段により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、前記遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする遺伝子のモチーフ抽出処理装置。 - 前記遺伝子配列情報入力手段により入力された遺伝子配列情報の中から、前記モチーフ抽出手段によるモチーフの抽出範囲を指定するモチーフ抽出範囲指定手段を備え、
前記モチーフ抽出手段は、前記モチーフ抽出範囲指定手段により指定された抽出範囲内で、遺伝子のモチーフを抽出する構成である請求項１記載の遺伝子のモチーフ抽出処理装置。 - 前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを編集するモチーフ編集手段を備えた構成である請求項１又は請求項２に記載の遺伝子のモチーフ抽出処理装置。
- 前記遺伝子配列情報入力手段により入力された複数の遺伝子配列情報を、アラインメント処理するアラインメント手段を備えた構成である請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の遺伝子のモチーフ抽出処理装置。
- モチーフを蓄積するモチーフ蓄積手段と、
前記モチーフ抽出手段により抽出されたモチーフを、該モチーフ蓄積手段に登録するモチーフ登録手段と、
を備えた構成である請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の遺伝子のモチーフ抽出処理装置。 - 前記モチーフ蓄積手段に登録されているモチーフの中から、少なくとも１つのモチーフを表示するモチーフ表示手段を備えた構成である請求項５記載の遺伝子のモチーフ抽出処理装置。
- 遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力工程と、
該遺伝子配列情報入力工程により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出工程と、
該モチーフ抽出工程により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索工程と、
遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索工程により検索された遺伝子配列情報を表示する表示工程と、
該表示工程により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力工程により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加工程と、
を含んで構成されたことを特徴とする遺伝子のモチーフ抽出処理方法。 - 遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力手段を介して、複数の遺伝子配列情報を入力する遺伝子配列情報入力機能と、
該遺伝子配列情報入力機能により入力された複数の遺伝子配列情報から、モチーフ抽出手段を介して、遺伝子のモチーフを抽出するモチーフ抽出機能と、
該モチーフ抽出機能により抽出されたモチーフに基づいて、該モチーフを一部に含む遺伝子配列情報を、解明済みの遺伝子配列情報が蓄積される遺伝子配列情報データベースから遺伝子配列情報検索手段を介して検索する遺伝子配列情報検索機能と、
遺伝子配列情報を表示する表示手段を介して、該遺伝子配列情報検索機能により検索された遺伝子配列情報を表示する表示機能と、
該表示機能により表示された遺伝子配列情報の中から、利用者の操作に基づいて指定された少なくとも１つの遺伝子配列情報を、遺伝子配列情報付加手段を介して、前記遺伝子配列情報入力機能により入力された遺伝子配列情報に付け加える遺伝子配列情報付加機能と、
を電子計算機に実現させるための遺伝子のモチーフ抽出処理プログラムを記録した記録媒体。
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