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あきおよしなが
5 years ago
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UCSC ゲノムブラウザチュートリアル UCSC ゲノムブラウザはゲノム解読がなされている真核生物を対象として自動アノテーションを行いその結果をデータベースとして公開している UCSC が進めているプロジェクトです NCBI MapViewer のようにゲノムベースでその上にアノテーションされている遺伝子などの情報を閲覧すると共に

1 UCSC ゲノムブラウザチュートリアル UCSC ゲノムブラウザはゲノム解読がなされている真核生物を対象として自動アノテーションを行いその結果をデータベースとして公開している UCSC が進めているプロジェクトです NCBI MapViewer のようにゲノムベースでその上にアノテーションされている遺伝子などの情報を閲覧すると共にホモロジー検索や必要なデータのダウンロードなどの機能を提供しています UCSC ゲノムブラウザではデータの品質を高めるために人手を介する部分を極力減らす代わりに非常に多様な計算結果を提供しておりユーザ側で複数のトラックを並べて表示したりしながら情報の絞込みを行っていくような使い方に向いています用いているゲノム情報は NCBI, Ensembl と同じものですがアノテーションされている情報は独自に計算したものや NCBI, Ensembl の情報など多岐に渡っています高速に自動アノテーションするため表示されている情報自身は新しいものが多くなっているのも一つの特徴ですこのチュートリアルでは UCSC ゲノムブラウザ ( ヒトゲノム版 ) の使い方を GDNF 遺伝子の探索を通して学びます用いている例は MapViewer ミニコースに合わせてありますので照らし合わせながら見ていくと NCBI MapViewer や Ensembl との違いなどがよくわかると思います 1. ヒト遺伝子 GDNF を UCSC ゲノムブラウザで探してみるではグリア細胞由来の神経栄養因子遺伝子 GDNF を例にとって UCSC ゲノムブラウザの使い方を見て行くことにしましょう GDNF は変異を起こすとヒルシュスプルング病の原因となると推測されている遺伝子です 1-1. ヒト遺伝子の情報を UCSC ゲノムブラウザで探してみる UCSC ゲノムブラウザのトップページを開いてみるまず UCSC ゲノムブラウザのトップページを開いてみましょう UCSC ゲノムブラウザ ( をクリックしてみてください上図のようなトップページが立ち上がりますこの中でゲノム情報のブラウズは画面左上の "Genome Browser" と書かれた箇所をクリックした下図の画面を通して行います

左から分類 ( 哺乳類脊椎動物など ) 生物種名ゲノムのバージョンを選択するようになっています例えばヒトゲノムの最新版を見る場合には左から

2006" を選択します UCSC ゲノムブラウザでの遺伝子検索そしてその右横の検索窓に表示したい領域あるいは検索キーを入力して "submit"

と指定するとその範囲のゲノムブラウザが立ち上がりますまた検索キーワードを入力すると検索結果が一覧表示され

2 左から分類 ( 哺乳類脊椎動物など ) 生物種名ゲノムのバージョンを選択するようになっています例えばヒトゲノムの最新版を見る場合には左から "Mammal", "Human", "Mar.2006" を選択します UCSC ゲノムブラウザでの遺伝子検索そしてその右横の検索窓に表示したい領域あるいは検索キーを入力して "submit" ボタンをクリックします例えば "chr3: " というように [ 染色体番号 ]:[start position]-[end position] と指定するとその範囲のゲノムブラウザが立ち上がりますまた検索キーワードを入力すると検索結果が一覧表示されその中から希望するものをクリックすることで該当するゲノム領域へと移動します GDNF と検索窓に入力し検索を実行してみましょう下図のように UCSC ゲノムブラウザで文字列検索を実施すると UCSC 遺伝子 RefSeq 遺伝子ヒト以外の RefSeq 遺伝子 ( をヒトゲノム上にマッピングしたもの ) などにヒットすることが確認できます

3 1-2. ヒト遺伝子を UCSC ゲノムブラウザ上で見る遺伝子名に検索キーワードが含まれている遺伝子を探す検索結果を順に見ていくと UCSC 遺伝子名に GDNF が含まれているものは上からの 7 件でいずれも 5 番染色体の 37.86Mb 付近にヒットしていることがわかります (Alternative であることが示唆されます ) 目的の遺伝子をゲノムブラウザ上で見るここでは一番目の GDNF 遺伝子と書かれたデータを見ていくことにしましょうクリックしてください

4 UCSC ゲノムブラウザでは基本的に画面下部で表示するように設定したトラックが上のブラウザに表示されるようになっています画面上部には表示範囲を設定するコントローラーが配置されていて上流 / 下流に移動したり拡大縮小したりすることができます

ビューアにはデフォルトの設定では上から順に UCSC がアノテートした遺伝子 (UCSC gene) Refseq GenBank 内の mrna, EST multiz/phastcons を用いた比較ゲノム解析により保存されている領域 SNPs Repeat の分布が表示されていますゲノムブラウザ内へのトラックの表示 / 非表示方法 UCSC ゲノムブラウザ内で

Prediction tracks"( 遺伝子および予測遺伝子 ) に含まれるトラックを見ていくことにしましょう "Genes and Gene Prediction tracks" の左にある + のアイコンをクリックしてトラックを表示させてください左上から横に順に "UCSC Genes(UCSC が予測した遺伝子 )", "Old UCSC Genes( 前の version の

5 ビューアにはデフォルトの設定では上から順に UCSC がアノテートした遺伝子 (UCSC gene) Refseq GenBank 内の mrna, EST multiz/phastcons を用いた比較ゲノム解析により保存されている領域 SNPs Repeat の分布が表示されていますゲノムブラウザ内へのトラックの表示 / 非表示方法 UCSC ゲノムブラウザ内でユーザが選択したトラックを表示 / 非表示させる方法を紹介します UCSC ゲノムブラウザの下部には表示するトラック選択のためのプルダウンメニューが並んでいますメニューは大きく 13 カテゴリーに分けられておりそれぞれの左前にある + アイコンをクリックするとそのカテゴリに含まれるトラックの一覧が表示されます例として上から 3 つ目のカテゴリ "Genes and Gene Prediction tracks"( 遺伝子および予測遺伝子 ) に含まれるトラックを見ていくことにしましょう "Genes and Gene Prediction tracks" の左にある + のアイコンをクリックしてトラックを表示させてください左上から横に順に "UCSC Genes(UCSC が予測した遺伝子 )", "Old UCSC Genes( 前の version の UCSC 予測遺伝子 )", "Alt Events(UCSC 遺伝子での Alternative スプライス情報 )","CCDS(NCBI, Ensembl, UCSC 遺伝子で共通する遺伝子 ), "Refseq Genes(NCBI Refseq プロジェクトによるヒト遺伝子 )"Other RefSeq( 他生物種の RefSeq ( をヒトゲノム上にマッピングしたもの ))", "MGC Genes(Mammalian Gene Collection による遺伝子情報 )", "ORFeome(The ORFeome Collaboration からサンプルが提供されている遺伝子 )","Trans Map( 他脊椎動物由来の cdna をマッピングしたもの )", "Vega Genes(Sanger Centre の Vega プロジェクトでアノテートされた遺伝子 )", "Ensembl Genes(Ensembl によりアノテートされた遺伝子 )" などが選択できるようになっています

各トラックを表示させたり非表示にさせたりするにはそのトラックのプルダウンメニューから適切なモードを選択し最後に "Refresh" ボタンを押す必要がありますモードには 5 種類存在しそれぞれを RefSeq を使った例で説明します hide 非表示 dense 一行に圧縮表示 squish 低い高さに圧縮して全件表示 ( 名前の記述なし ) pack

6 各トラックを表示させたり非表示にさせたりするにはそのトラックのプルダウンメニューから適切なモードを選択し最後に "Refresh" ボタンを押す必要がありますモードには 5 種類存在しそれぞれを RefSeq を使った例で説明します hide 非表示 dense 一行に圧縮表示 squish 低い高さに圧縮して全件表示 ( 名前の記述なし ) pack 全件を名前入りで表示但し重ならないものは一行にまとめて表示 full 全件を名前入りで表示各エントリにつき一行で表示これらの 5 種類のモードから表示方法を選択します 1-3. 遺伝子周辺のゲノム配列を UCSC ゲノムブラウザからダウンロードする遺伝子周辺のゲノム配列をダウンロードする次に GDNF 周辺のゲノム配列をダウンロードしてみましょうそのためにはまずダウンロードしたい遺伝子 ( 転写産物 ) 上をマウスでクリックして以下のようなページへと移動してくださいこの例は UCSC 遺伝子の一番上に表示されている遺伝子をクリックしたものです

その中で "Sequence and Links to Tools and Databases" と書かれた箇所から "Genomic

7 このページはクリックした遺伝子 ( 転写産物 ) に関しての詳細を記述したもので配列情報や他のデータベースへのリンク疾患との関連解析の情報発現解析情報他生物種でのオーソログ遺伝子情報由来となった配列情報など様々な情報から成り立っていますその中で "Sequence and Links to Tools and Databases" と書かれた箇所から "Genomic Sequence" と書かれたリンク ( 下図の赤四角の箇所 ) をクリックしてください下図に示したような遺伝子周辺のゲノム配列取得ページへと移動します

データを一つの FASTA 形式にまとめて出力するかあるいは領域 (CDS とかイントロンとか ) ごとにマルチ FASTA で出力するか ( その際には各領域の上流下流に糊代を塩基数で設定できます ) を選択しますまた領域ごとに出力する際に

8 このページでは遺伝子周辺のゲノム配列を取得するに当たっての条件を設定することが可能ですまず赤く囲んだ領域で配列取得の範囲を設定します 6 つのチェックボックスから成っていてチェックされた領域をダウンロードすることができます上から順に遺伝子上流配列 ( 何塩基上流までかをテキスト領域に記述します ) 5'UTR エクソン CDS 領域 3'UTR エクソンイントロン遺伝子下流配列 ( 何塩基下流までかをテキスト領域に記述します ) です次に青く囲んだ領域でデータを一つの FASTA 形式にまとめて出力するかあるいは領域 (CDS とかイントロンとか ) ごとにマルチ FASTA で出力するか ( その際には各領域の上流下流に糊代を塩基数で設定できます ) を選択しますまた領域ごとに出力する際に UTR エクソンと CDS エクソンとも分けるかをチェックボックスで指定します最後に緑四角で囲んだ領域で出力フォーマットを一つ選択します設定し終わったら submit をクリックしてみましょう遺伝子周辺のゲノム配列が取得できました 1-4. クローン関連情報を見るクローン情報を表示する

9 続いて UCSC ゲノムブラウザ上でこのゲノム領域に対応したクローン情報を表示してみましょうまずは Genome Browser の画面まで戻ってくださいもう少し広範囲を見るために表示範囲を 3 倍ほど広げてみてくださいそれには画面上部の Zoom Out から "x3" をクリックすることで実現できますではこの領域に位置するクローンを表示させて見ましょうそのためには下部の設定領域 "Mapping and Sequencing Tracks" から適切なトラックを選択追加します

この領域のゲノムアセンブルに用いられた配列データのアクセッション番号 Bac-end 情報からマッピングされたクローンが表示されています (NCBI

10 "FISH Clones", "Assembly", "Bac END pairs" を "dense" に設定し "refresh" ボタンを押して画面に反映させましょう上から順に FISH によりマッピングされたクローン情報この領域のゲノムアセンブルに用いられた配列データのアクセッション番号 Bac-end 情報からマッピングされたクローンが表示されています (NCBI MapViewer にあったクローンの注文などの機能はありません ) またそれぞれのクローンなどをクリックするとより詳細な情報が表示されます 1-5. 様々な転写産物データを表示する様々な転写産物データを表示する Genome Browser の画面まで戻ってください

転写産物の表示は下部の "Genes and Gene Prediction Tracks" および "mrna and EST Tracks" からの設定で行います "Genes and Gene Prediction Tracks" については先ほど紹介しましたが "mrna and EST Tracks" からも mrna や EST, UniGene, SAGE

11 転写産物の表示は下部の "Genes and Gene Prediction Tracks" および "mrna and EST Tracks" からの設定で行います "Genes and Gene Prediction Tracks" については先ほど紹介しましたが "mrna and EST Tracks" からも mrna や EST, UniGene, SAGE データなど多様なデータが選択可能となっています例として Nscan と Unigene, Ensembl Gene を新たに表示させて見ましょう上から順に UCSC 遺伝子 RefSeq Ensembl Gene N-scan 予測結果が表示されており GDNF 遺伝子の周辺を見るといずれも似ているものの UTR などが微妙に異なった遺伝子構造を持っていることがわかりますこのように UCSC ゲノムブラウザでは NCBI から提供されている Unigene や Ensembl 遺伝子などの情報を表示することも可能ですがモデルメーカーのようなユーザがインタラクティブな操作で遺伝子候補を作成したりすることはできません 1-6. 他生物種の遺伝子データを表示する他生物種の遺伝子データを表示する ( その 1) さらにこの画面上に他生物種の遺伝子データを表示してみましょうそのためにはヒトの場合と同様に "Genes and Gene Prediction Tracks" および "mrna and EST Tracks" からの設定で表示させたいトラックを選択します

12 例として "Other RefSeq" を表示させて見ましょう RefSeq の下に Non-Human RefSeq Genes が表示されマウスラットゼブラフィッシュの RefSeq がマッピングされていることが確認できますヒトの GDNF と比較するとこの 3 種の RefSeq の中ではラットのものが一番遺伝子構造としては似ていそうなことがわかります作成日 : 2008 年 10 月 30 日 All Rights Reserved, Copyright(C) Japan Science and Technology Agency(JST)

プレゼンテーション3

プレゼンテーション3 ryamasi@hgc.jp >cdna_test CCCCTGCCCTCAACAAGATGTTTTGCCAACTGGCCAAGACCTGCCCTGTGCAGCTGTGGGTTGATTCCAC ACCCCCGCCCGGCACCCGCGTCCGCGCCATGGCCATCTACAAGCAGTCACAGCACATGACGGAGGTTGTG AGGCGCTGCCCCCACCATGAGCGCTGCTCAGATAGCGATGGTCTGGCCCCTCCTCAGCATCTTATCCGAG