スペクトルによる周期構造に基づいた原核生物と真核生物の比較ゲノム解析 Comparative Genome Analysis Focused on Periodicity from Prokaryote to Higher Eukaryote Genomes Based on Power Spectrum

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著者

    • 福島 敦史 FUKUSHIMA Atsushi
    • 国立遺伝学研究所進化遺伝研究部門 ; 総合研究大学院大学 Department of Population Genetics, National Institute of Genetics
    • 池村 淑道 IKEMURA Toshimichi
    • 国立遺伝学研究所進化遺伝研究部門 ; 総合研究大学院大学 Department of Population Genetics, National Institute of Genetics
    • 金谷 重彦 KANAYA Shigehiko
    • 科学技術振興事業団(計算科学) ACT-JST (Applying Advanced Computational Science and Technology, Japan Science and Technology Corp.)

抄録

本研究は、パワースペクトル解析と周期性に寄与している塩基配列を同定する周期配列分布パラメータ<I>F<SUB>k</SUB></I>によって、原核生物をはじめ線虫、シロイヌナズナ、ショウジョウバエ、マダラカ、ヒトの周期性の特徴づけを行った。線虫ゲノムにおいて、染色体Iで68-bp (base pairs)、染色体II では 59-bp、染色体IIIでは94-bpの新たなリピート配列が見つかった。これらのリピートはいずれも染色体中央部に位置しており、線虫ゲノムにおけるセントロメア機能との関連が示唆される。シロイヌナズナでは、3番染色体に3つの周期(248 bp, 167 bp, 126 bp)、4番染色体に3つの周期(174 bp, 88 bp, 59 bp)、5番染色体に4つの周期(356 bp, 174 bp, 88 bp, 59 bp)が見出された。これらの周期は、Gly-richなORFと関係があった。ヒト21番・22番染色体では、ゲノムの全域にわたって84-bpと167-bpの周期性が見出された。167-bpの周期性に関しては、ヌクレオソーム構造を形成する際に、DNA鎖がヒストンのまわりで完全に2回転するサイズと一致していることは興味深い。長周期についての解析から、特に、ショウジョウバエ、マダラカにおいて、明らかな周期範囲でスペクトルが平坦化することがわかった。他のゲノムでは見られないこの性質は、ゲノムの起源とその進化についての理解への重要な助けとなるに違いない。

We present studies of periodic patterns in nucleotide sequence and characterization for nucleotide sequences that confer periodicities to <I>Caenorhabditis elegans</I>, <I>Arabidopsis thaliana</I>, <I>Drosophila melanogaster</I>, <I>Anopheles gambiae</I>, and <I>Homo sapiens</I> by the power spectrum method and frequency of nucleotide sequences. To assign periodic regions in genome, we used periodic nucleotide distributions by a parameter <I>F<SUB>k</SUB></I>. For worm genome, a 68-bp periodicity in chromosome I, a 59-bp periodicity in chromosome II, and a 94-bp periodicity in chromosome III were found. In <I>A. thaliana</I>, we obtained three periodicities (248 bp-, 167 bp-, and 126 bp) in chromosome 3, three peaks (174 bp-, 88 bp-, and 59 bp-period) in chromosome 4, and four periodicities (356 bp, 174 bp, 88 bp, and 59 bp) in chromosome 5. These are related to ORF that consists of Gly-rich amino acid sequences. 167- or 84-bp periodicity was detected along the entire length of these chromosomes for human chromosomes 21 and 22. The 167-bp is identical to the length of DNA that forms two complete helical turns in nucleosome. For insect genomes (<I>D. melanogaster</I> and <I>A. gambiae</I>), we found that G or C spectral curves have flat regions at middle frequency, which may be associated with randomness of base sequence composition. This property has not been observed in <I>Saccharomyces cerevisiae</I>, <I>C. elegans</I>, <I>A. thaliana</I>, and <I>H. sapiens</I> yet.

収録刊行物

  • Journal of computer chemistry, Japan

    Journal of computer chemistry, Japan 2(3), 95-110, 2003-09-15

    Society of Computer Chemistry, Japan

参考文献:  45件中 1-45件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10012456402
  • NII書誌ID(NCID)
    AA11657986
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    13471767
  • データ提供元
    CJP書誌  J-STAGE 
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