JP5565991B2 - 微生物菌種推定システム及び方法 - Google Patents
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Description
記憶部、制御部、及び入力部を有し、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定システムであって、
前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられているものであり、
前記制御部が、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記相同性検索手段による検索の結果に基づき、検索用サブデータベースの作成に用いる分類群を前記分類データベースの中から前記入力部を介して操作者に指定させる分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る微生物の菌種推定システムは、
記憶部、制御部、及び入力部を有し、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定システムであって、
前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられているものであり、
前記制御部が、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記分類データベースの中から前記相同性検索手段による検索によって被検菌と相同性が高いとされた配列が由来する菌種の属する分類群を検索用サブデータベースの作成に用いる分類群として自動的に指定する分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
を備えることを特徴とするものであってもよい。
記憶部、制御部、入力部、及びモニタを有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムを使用して、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定方法であって、
a)被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第1のステップと、
b)前記第1のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索し、その結果を前記モニタに表示させる処理を前記制御部に実行させる第2のステップと、
c)前記第2のステップにおける検索結果に基づき、前記分類データベースの中から検索用サブデータベースの作成に用いる分類群を操作者が選択して前記入力部から入力する第3のステップと、
d)前記第3のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第4のステップと、
e)前記被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記第1のステップで入力されたものとは異なる遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第5のステップと、
f)前記第5のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第6のステップと、
を有することを特徴とする。
また、本発明に係る菌種推定方法は、
記憶部、制御部、及び入力部を有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムを使用して、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定方法であって、
a)被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第1のステップと、
b)前記第1のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第2のステップと、
c)前記相同性の高い配列データが由来する菌種の属する分類群を検索用サブデータベースの作成に用いる分類群として前記分類データベースの中から選択する処理を前記制御部に実行させる第3のステップと、
d)前記第3のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第4のステップと、
e)前記被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記第1のステップで入力されたものとは異なる遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第5のステップと、
f)前記第5のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第6のステップと、
を有することを特徴とするものであってもよい。
g)前記第6のステップにおける検索結果に基づき、前記分類データベースの中から系統樹作成用データベースの作成に用いる分類群を操作者が選択して前記入力部から入力する第7のステップと、
h)前記第7のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した系統樹作成用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第8のステップと、
i)前記系統樹作成用サブデータベースに記載された塩基配列を用いて被検菌の塩基配列を含む系統樹と被検菌の塩基配列を含まない系統樹を作成する処理を前記制御部に実行させる第9のステップと、
を有するものとすることが望ましい。
本実施例の微生物菌種推定システムの概略構成を図2に示す。本実施例の微生物菌種推定システムは、配列データベース11a及び分類データベース11dを記憶した記憶部11と、相同性検索や系統樹作成等を実行する制御部12から成り、該制御部12にはキーボードやマウスなどの入力部13と、モニタなどの出力部14が接続されている。
本発明の微生物菌種推定システムの有効性を示すため、菌種未知の微生物に対し18SrDNAとITS領域の塩基配列に基づく相同性検索、及び系統樹作成を行った。
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となっており、ここでは、Nectriaよりも細かい分類については、推定することができなかった。
Lineage (full): root; cellular organisms; Eukaryota; Fungi/Metazoa group; Fungi; Ascomycota; Pezizomycotina; Sordariomycetes; Hypocreomycetidae; Hypocreales; Nectriaceae; Nectria; Nectria haematococca; mitosporic Nectria haematococca; Fusarium solani complex
となっており、これによって上記のNectriaよりも細かい分類群を知ることができた。
11a…配列データベース
11b…細菌データベース
11c…真菌データベース
11d…分類データベース
11e…検索用サブデータベース
11f…系統樹用サブデータベース
12…制御部
12a…相同性検索部
12b…分類群指定部
12c…サブデータベース作成部
12d…系統樹作成部
13…入力部
14…出力部
30…相同性検索設定画面
40…サブデータベース選択画面
50…サブデータベース検索設定画面
60…マルチプルアライメント設定画面
70…マルチプルアライメント結果表示画面
Claims (12)
- 記憶部、制御部、及び入力部を有し、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定システムであって、
前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられているものであり、
前記制御部が、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記相同性検索手段による検索の結果に基づき、検索用サブデータベースの作成に用いる分類群を前記分類データベースの中から前記入力部を介して操作者に指定させる分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
を備えることを特徴とする菌種推定システム。 - 記憶部、制御部、及び入力部を有し、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定システムであって、
前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられているものであり、
前記制御部が、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記分類データベースの中から前記相同性検索手段による検索によって被検菌と相同性が高いとされた配列が由来する菌種の属する分類群を検索用サブデータベースの作成に用いる分類群として自動的に指定する分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
を備えることを特徴とする菌種推定システム。 - 前記保存性の高い遺伝子が、既知微生物の16S,18S,5S, 5.8S,23S,25S, 26S,28SリボソーマルRNA遺伝子、ゲノム上のリボソーマルRNA遺伝子の間に存在するスペーサ領域(ITS領域又はIGS領域)、ミトコンドリアDNA、gryB遺伝子、キチン合成酵素(CHS)遺伝子、チトクロームb遺伝子、recA遺伝子、elongation factor 1A遺伝子、 tubulin遺伝子、rpoB遺伝子、pks遺伝子、actin遺伝子、fus遺伝子の中から選ばれる1又は2種類以上の遺伝子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の菌種推定システム。
- 前記相同性検索手段が、被検菌の保存性の高い遺伝子の塩基配列として、18SリボソーマルRNA遺伝子の塩基配列を用いるものであり、
前記サブデータベース検索手段が、被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列としてITS領域又はIGS領域の塩基配列を用いるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の菌種推定システム。 - 前記制御部が、更に、
e)前記サブデータベース検索手段による検索の結果に基づき、系統樹作成用サブデータベースの作成に用いる分類群を前記分類データベースの中から前記入力部を介して操作者に指定させる分類群指定手段と、
f)前記系統樹作成用サブデータベースに記載された塩基配列に基づいて系統樹を作成する系統樹作成手段、
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の菌種推定システム。 - 前記系統樹作成手段が、被検菌由来の塩基配列を含む系統樹と被検菌由来の塩基配列を含まない系統樹とを作成できることを特徴とする請求項5に記載の菌種推定システム。
- 記憶部、制御部、入力部、及びモニタを有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムを使用して、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定方法であって、
a)被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第1のステップと、
b)前記第1のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索し、その結果を前記モニタに表示させる処理を前記制御部に実行させる第2のステップと、
c)前記第2のステップにおける検索結果に基づき、前記分類データベースの中から検索用サブデータベースの作成に用いる分類群を操作者が選択して前記入力部から入力する第3のステップと、
d)前記第3のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第4のステップと、
e)前記被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記第1のステップで入力されたものとは異なる遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第5のステップと、
f)前記第5のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第6のステップと、
を有することを特徴とする菌種推定方法。 - 記憶部、制御部、及び入力部を有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムを使用して、被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から、該被検菌の菌種を推定する菌種推定方法であって、
a)被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第1のステップと、
b)前記第1のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第2のステップと、
c)前記相同性の高い配列データが由来する菌種の属する分類群を検索用サブデータベースの作成に用いる分類群として前記分類データベースの中から選択する処理を前記制御部に実行させる第3のステップと、
d)前記第3のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第4のステップと、
e)前記被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記第1のステップで入力されたものとは異なる遺伝子の塩基配列を操作者が前記入力部から入力する第5のステップと、
f)前記第5のステップで入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する処理を前記制御部に実行させる第6のステップと、
を有することを特徴とする菌種推定方法。 - 被検菌として真核生物を使用し、前記第1のステップでは該被検菌の18SリボソーマルRNA遺伝子の塩基配列を入力し、前記第5のステップでは該被検菌のITS領域又はIGS領域の塩基配列を入力することを特徴とする請求項7又は8に記載の菌種推定方法。
- 更に、
g)前記第6のステップにおける検索結果に基づき、前記分類データベースの中から系統樹作成用データベースの作成に用いる分類群を操作者が選択して前記入力部から入力する第7のステップと、
h)前記第7のステップで選択された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した系統樹作成用サブデータベースを前記記憶部内に作成する処理を前記制御部に実行させる第8のステップと、
i)前記系統樹作成用サブデータベースに記載された塩基配列を用いて被検菌の塩基配列を含む系統樹と被検菌の塩基配列を含まない系統樹を作成する処理を前記制御部に実行させる第9のステップと、
を有することを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の菌種推定方法。 - 記憶部、制御部、及び入力部を有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムにおいて被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から該被検菌の菌種を推定するために用いられるプログラムであって、
前記制御部を、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記相同性検索手段による検索の結果に基づき、検索用サブデータベースの作成に用いる分類群を前記分類データベースの中から前記入力部を介して操作者に指定させる分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
として機能させることを特徴とするプログラム。 - 記憶部、制御部、及び入力部を有し、前記記憶部が、既知微生物の保存性の高い遺伝子について、少なくともその塩基配列及び由来生物種名を含む配列データを記載した配列データベースと、既知微生物の種名及びその分類情報を記載した分類データベースを記憶しており、前記配列データベースに記載された配列データと、該分類データベースに記載された分類情報とが互いに関連づけられている菌種推定システムにおいて被検菌由来の塩基配列と既知微生物由来の塩基配列との間に見られる相同性から該被検菌の菌種を推定するために用いられるプログラムであって、
前記制御部を、
a)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列と前記配列データベースに記載された塩基配列とを比較し、該配列データベースの中から被検菌の塩基配列と相同性の高い配列データを検索する相同性検索手段と、
b)前記分類データベースの中から前記相同性検索手段による検索によって被検菌と相同性が高いとされた配列が由来する菌種の属する分類群を検索用サブデータベースの作成に用いる分類群として自動的に指定する分類群指定手段と、
c)前記分類群指定手段で指定された分類群に属する菌種由来の配列データを前記配列データベースから抽出した検索用サブデータベースを前記記憶部内に作成するサブデータベース作成手段と、
d)前記入力部から入力された被検菌由来の保存性の高い遺伝子の塩基配列であって、前記相同性検索手段での検索に使用されたものとは異なる遺伝子の塩基配列と、前記検索用サブデータベースに記載された塩基配列とを比較し、該検索用サブデータベースの中から前記異なる遺伝子の塩基配列と相同性の高い配列データを検索するサブデータベース検索手段と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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