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3 KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes KEGG PATHWAY 生体内(外)の分子間ネットワーク図 代謝系 12カテゴリ 中間代謝 二次代謝 薬の 代謝 全体像 制御系 20カテゴリ 遺伝制御 環境シグナル 細胞プロセス 生体システ ム他 疾患 Carbohydrate -> Glycolysis / Gluconeogensis がん 免疫 神経変性 循 環器 代謝疾患 感染症 薬の開発 開発の歴史 標的ベース 構造ベース 6

4 7 8

5 KEGG MODULE モジュール モジュール 生物種間での保存 複合 体 オペロンを考慮した 機能単位 オーソログ ID K番号 の組み合わせで表現 対応するオーソログ遺伝 子の有無で 機能の有無 を判断できるように定義 (K00134,K00150) で OR を表現 Pathway リンクを辿る と KEGG PATHWAY 中での対応する箇所が色 付けされる KEGG PATHWAY 9 マップの例 解糖系 Reference pathway KO, EC, Reaction へのリ ンク (KO) オーソログエントリー へのリンク (EC) 酵素エントリーへのリ ンク (Reaction) 反応エントリー へのリンク 生物種名 各生物種の遺伝子エント リーへのリンク Set personalized menu 生物種の選択 Sort below by 生物種名のソート 10

6 KEGG PATHWAY マップの例 解糖系 (EC) Reference pathway (EC) 従来のリファレンスに対応 対応する酵素エントリーの ある箱に色づけ Reference pathway (KO) 対応するオーソログエント リーのある箱に色づけ KEGG GENES に登録され ている生物種が持つ遺伝子 に関して配列の類似度を元 に定義されているオーソロ グ情報 酵素によってはオーソログ が定義できないものもある 11 KGML: KEGG Markup Language XML フォーマットでパスウェイ中のオブジェクトのつながりを表現

7 13 14

8 KEGG PATHWAY 疾患パスウェイ 代謝系 12カテゴリ 中間代謝 二次代謝 薬の 代謝 全体像 制御系 20カテゴリ 遺伝制御 環境シグナル 細胞プロセス 生体システ ム他 疾患 がん 免疫 神経変性 循 環器 代謝疾患 感染症 薬の開発 KEGG PATHWAY 開発の歴史 標的ベース 構造ベース 15 疾患パスウェイ 癌に関与する遺伝子の分子間 ネットワーク図 病原因子となっている遺伝子 に赤でマーク Homo sapiens (human) + Disease/drug menu 疾患遺伝子とドラッグターゲットのマッピング 16

9 17 18

10 PATHWAY の検索とマッピング キーワード検索 Entry, Name, Description フィールドとマップ中のオブ ジェクト 遺伝子 オーソロ グ 反応 化合物 や注釈を 対象とした検索 複数キーワードは AND 検索 オブジェクトマッピング KEGG Mapper マップ中のオブジェクトを指 定してパスウェイにマッピン グ 複数オブジェクトを指定する とマッチしたものすべてを マッピング 自由に色付け 19 PATHWAY のキーワード検索 KRAS などの遺伝子名でも検索してみよう 20

11 PATHWAY のオブジェクトに好きな色を付ける オブジェクトの色を指定する html で使える色指定ならOK Example をコピペ 21 PATHWAY のオブジェクトに好きな色を付ける 22

12 オミックスデータと PATHWAY 研究者の知識をオミックスデータと結びつける ネットワークの知識 KEGG PATHWAY KegArray 高次機能 KegArray トランスクリプトーム プロテオーム メタボローム 統合解析の必要性 Kleemann, R., et al., Genome Biol. 8:R200 (2007) など 23 PATHWAY のオブジェクトに好きな色を付ける マイクロアレイ 擬似 のデータを使ってみる 生物種を指定する この例ではマウス コピペするか ダウンロードして保存し た test.txt をアップロードする 指定以外の遺伝子の色を決める 24

13 PATHWAY のオブジェクトに好きな色を付ける 25 PATHWAY のオブジェクトに好きな色を付ける 26

14 27 28

15 複数生物種の情報を PATHWAY にマッピング アブラムシ ブフネラ 共通 29 ゲノムの機能解析 予測 " 遺伝子産物としてのタンパク質間 相互作用 転写ネットワーク ゲノム 生命システム理解のための ゲノムの機能解析 " 化合物ネットワークとしての代謝 系 化合物 糖鎖 脂質 30

16 31 32

17 33 " " " " " " " " 34

18 " " " " " " " 35 " " " 36

19 MEGAN による Pathway mapping Huson DH, et al. (2011) Genome Res 21: KAASによるアノテーションとパスウェイ再構築 KAAS: KEGG Automatic Annotation Server DGENES from draft genomes EGENES from EST assembly MGENES from metagenome FASTA形式の塩基配列または アミノ酸配列 遺伝子と機能との対応表 KEGG ORTHOLOGY 遺伝子機能の階層分類情報 KEGG BRITE パスウェイへのマッピング KEGG PATHWAY KEGG GENES に対する BLASTX と逆向きの TBLASTN または両方向 の BLASTP (Bidirectional) Best Hits に基づく自動アノテーション

20 KAASでの機能アノテーション 1. Query gene Bi-directional best hit rate BLASTX to GENES TBLASTN from GENES 2. Homologs Cut off by bi-directional best hit rate 3. Ortholog candidates BHRab = Rf Genome A Gene a Gene a Rr S S : best hit Genome B Gene b Gene b Rf = S / S Grouping by KO 4. KO (KEGG ORTHOLOGY) groups Scoring by probability and heuristics 5. Ranking of KO Moriya, Y. et al. Nucl. Acids Res :W182-W185 KAASでのKOに基づくマッピング Moriya, Y. et al. Nucl. Acids Res :W182-W185

21 41 42

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難病 です これまでの研究により この病気の原因には免疫を担当する細胞 腸内細菌などに加えて 腸上皮 が密接に関わり 腸上皮 が本来持つ機能や炎症への応答が大事な役割を担っていることが分かっています また 腸上皮 が適切な再生を全うすることが治療を行う上で極めて重要であることも分かっています しかし 解禁日時 :2018 年 12 月 12 日 ( 水 ) 午後 6 時 ( 日本時間 ) プレス通知資料 ( 研究成果 ) 報道関係各位 2018 年 12 月 11 日国立大学法人東京医科歯科大学国立研究開発法人日本医療研究開発機構 炎症性腸疾患の腸上皮における新たな炎症 再生応答の協調機構を解明 早期の治療効果予測に期待 ポイント 炎症性腸疾患 ( 潰瘍性大腸炎 クローン病 ) は消化管に原因不明の炎症と腸上皮の傷害

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