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9月11日(木) 埼玉大学

1 10: 00

11:40
  導入と基礎知識   使用するコンピュータの操作と利用するWebサイトに慣れる.
2 13: 00

14:30
  デー タ収集と解析   具体的な遺伝子について,データを検索ダウンロードする.
3 14: 40

17:00
  系統樹作成   得られたデータを基に,フリーソフトClustalXを利用して系統樹を作成する.

) 生物の遺伝子   参考:【WirusWin/ウイルズウィン】 ( 1型〜10型 )用ソリッドフロントバンパー(LEDフォグランプ付き) アリスト JZS160/161 リアウイング 塗装済 ジェネレーション VIP STYLE ANNIVERSARY エイムゲイン

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Computerの準備

実習室のMacの電源を入れよう。左背面下部にスイッチがあります。

ID/PWを入力します。自分のものを持っている人はそれを入力,シ ステムが立ち上がるまで暫く待ちます。持っていない人には一時ID/PWを教えます。

Firefox (あるいは,Safar, Netscape) を立ち上げて,このページを表示します。

使用ソフト:EditorはTextWrangler, そして,系統樹作成にClustalX (配列編集用のテキストエディターとしてBioX),系統樹可視化用にTreeViewを,Applicationのフォルダ内で確認しよう。 それぞれデスクトップにドラッグ&ドロップして,alias (shortcut) を作っておこう。[また,以下,ブラウザで表示する大 事なページは「お気に入り」に加えておくと,見失ったときに便利。]

 

画面左上の,Searchのプルダウンメニューで選択した,PubMed, Protein, Nucleotide, Genome, Booksなどの領域から検索できる.

遺伝情報:生物の遺伝情報は,核にある核酸のうちDNAという分子が担っています.それが持っている情報はA, T, G, Cという核酸塩基の並び(一次配列)です.遺伝子の部分ではその塩基配列が,3文字ごとに1つのアミノ酸に対応して,タンパク質のアミノ酸の一次配列情報 に変換されます.

実際の進化の過程で存在した過去の生物の遺伝情報は,特殊な場合(ネアンデルタール人,クロマニヨン人やマンモスの氷漬け遺体,「ジュラシックパーク」の 琥珀に封じ込められた恐竜の血液など)を除けば手に入りません.したがって,あくまで,現生の(現在生きている)生物の遺伝情報を基に,系統樹を作成しま す. 簡単には,2つの種の遺伝情報の対応する部分を並べて比較し,その間で遺伝情報が似ている組合わせほどより近縁であると考えます.2種の間 の違い(単純に何%異なるという数値で表現できます)を遺伝距離と言います.複数の種の間のすべての組み合わせで遺伝距離を求め,それら多数の組み合わせ 毎の距離(行列)を総合 して,最も可能性の高い樹状(原則的に二叉分岐の組み合わせ)のかたちに表現したものが系統樹です.実際の進化の過程を100%再現できていない可能性は ありますが,考慮する情報を増やせば増やすほど実際に近づくのではないかと考えます.

上の文中で,「対応する部分」というのが難しいのですが,1つしかない遺伝子で,考えている種すべてに存在するものであれば(同じ起源の同じ遺伝子と考え Orthologオルソログと言います),OKとしましょう.

まず,どういう系統樹を作りたいか,言い換えればどのような生物の間で近縁関係を推定したいか決定してくださ い.例えば:

NCBI Hominoidea

Cetartiodactyla

Chiroptera Laurasiatheria

(a, b, c については、こちらの種名の表を 見て下さい)

このようなテーマを決めたら次のことを考えて,DNAの情報を用いるかアミノ酸の情報を用いるかを決定します.一般に比較的近い(上の例の中で最初の二つ のように,比較的最近種が分かれた)場合はDNAの情報を用いるのが適当で,逆に,広い範囲の系統(何億年・何十億年前に分化した場合)を求める場合はア ミノ酸の情報を用いるのが適当です.つまり, DNAの塩基配列が変化してもアミノ酸が変わらないことがあり,近い系統の比較にはより感度の高いDNAの情報が適当です。逆に系統が遠いと,DNAが変 異する回数が増え,1つの場所で一旦変わったのがまた元に戻ると いったことが起こる確率が増え ,DNAの変異情報が意味をなさなくある場合があるので,アミノ酸の方を用いるのが適当でしょう.中間的な場合は,両方を試 してみま しょう!

(分からない場合は英名でも十分)  種名検索 に役立つサイトDIXCEL/ディクセル ブレーキパッド タイプP リア左右セット MERCEDES BENZ W163 ML430 年式99/5~01/09 126037163172 P1153157 備考必読ください    ゲノムが調べられている 主な生物のリスト(NCBI)

生物のことに詳しくない人は,次の中から選んでください.(リンク 先のページにはデータが揃っているものもあります)

-subunit of F-ATPase (ほとんどすべての生物が持っているATP合成酵素 の触媒サブユニット)

リボソームRNA 小サブユニット16S (18S) rRNA European ribosomal RNA database  あるいは5S rRNA
   Ribosomal Database Project II      (ご存知タンパク合成を行うリボソームの中心になるRNA分子)

DUNLOP ダンロップ GRANDTREK PT3 グラントレック 7.0Jx17Bluearth サマータイヤ 225/60R18 阿部商会 LA STRADA epsilon 平座仕様(トヨタ車専用) ホイールセット 4本 18インチ 18 X 7 +50 スバル 5穴 114.3

RbcL (光合成炭酸固定酵素の大サブユニット、葉緑体ゲノムにコード.光合成生物に共通)

EF-1a【メーカー在庫あり】 (株)タンガロイ タンガロイ 旋削用ねじ切りTACチップ COAT 5個入り 16ER115NPT HD (リボソームによるポリペプチド合成に必要なタンパク因子.リボソームと一緒に働くタンパク質)

Cytochrome c, [やっと高校の教科書もこう呼ぶようになった](ここまでは,広範な生物に共通に存在するので、アミノ酸データを使って大きな系統樹作成に使えるもの 【メーカー在庫あり】 (株)タンガロイ タンガロイ 外径用TACバイト ACLNR3225P16-A HD,勿論DNAデータを使え ば近縁種の系統樹にも使えます)

prion プリオンタンパク質(BSE[狂牛病],ヒトのクロイツフェルト-ヤコブ病の原因病原体に変化するタンパク質)

cytochrome b (やはり,ミトコンドリアの電子伝達系の膜タンパク質.この遺伝子はミトコンドリアのゲノムにあり,母親から受け継ぎます)(ク ジラの系統

NCBIのサイトで,proteinあるいはnuc(核酸)を選択し,上で選んだ項目を検索してみましょう.

うまく見つかれば,それをもとに種名だけを変えてさらに検索しても良いですが,4.以下のように類似の配列を探す機能もあります.

とセットして,forの後の枠に"Cytochrome c" homoを入れ,Goをクリックして検索してみましょ う。[”  “は大抵の検索エンジンで使えるので,覚えておくと便利]

が一番上に表示されました。これはヒ トHomo sapiensのものです。

 この中でNP_061820といい,遺伝子データベースで固有の番号です。 研究者が登録した生のデータに一つ一つ付けられます(改訂もされ,3行目ref|P_0618210.以下の数字,この場合1は初版であることを意味す る).このリンクをクリックしてみると,別のページが開いて,その項目の詳しい情報が表示されます。

もうひとつgi|11128019と 示されているというのもあって,これは,タンパク質(アミノ酸配 列)・核酸(塩基配列)の区別なく数字だけで示された固有の番号です.

[データ5行目:DBSOURCE REFSEQ: accession NM_018947.4BRIDE ブリッド フルバケットシート ZETA3 type-L スーパーアラミド製/ブラック 【FL1AZR】 

をクリックしてみると,このデータの基になるデータが表示されます。遺伝子(実際はmRNA)の塩基配列からこのデータが得られたということを示しています。元の画面に戻って]

一番下にアミノ酸配列が表示されてい る(1文字 コードなのでそのままでは分かりにくい。詳しくはこちら参照)。 105アミノ酸の配列です.これをそのままコピーペーストしてもいいですが,画面の一番上に戻って,Displayに対して‘FASTA’を選択すると,画面が変わって,次のようになります。   参考:2018年製 限定スタッドレス 17インチ 225/45R17 ピレリ アイスアシンメトリコプラス 共豊 スマック スパロー NGP タイヤホイール4本セット 新品 国産車

>gi|46250408|gb|AAH68464.1| Cytochrome c [Homo sapiens]
MGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKIGQAPGYSYTAANKNKGIIWGEDTLMEYLENPKKYIPGTKMIFVGIKKKEERADLIAYLKKATNE

この形式をFASTA形式と 呼びます.最初の行は,「>」で始まり,そのデータの説明(Accession numberや遺伝子タンパク質名,種名など)が含まれます.改行後は,塩基配列あるいはアミノ酸配列を適当に並べます.次に「>」で始まる行が来 るまでは DUNLOP ダンロップ エナセーブ プレミアム ENASAVE PREMIUM サマータイヤ 205/55R16 ブリヂストン BALMINUM ZR5 ホイールセット 4本 16 X 6 +45 5穴 100,1つのデータです.このようなデータを(普通は複数)含むファイルを,以下でサーバあるいはソフトウェアに読み込ませると,改行・空白・数字は 無視されて,それ以外の塩基あるいはアミノ酸を表す文字が認識されます.この形式を覚えてください.

これをコピーペーストして,適当なeditorに持って行きます。とり あえず YOKOHAMA ヨコハマ ice GUARD6 アイスガード ig60 スタッドレス スタッドレスタイヤ 215/65R16 Japan三陽 ZACK Sport01 ホイールセット 4本 16インチ 16 X 6.5 +53 5穴 114.3,このファイルをCytCと名付けてセーブしましょう。

もし,塩基配列の方を使う必要がある場合は,上と同様に,

一番最初のNCBIのページに戻って(画面左上 のNCBIのロゴをクリック),上部の濃紺地の部分左から3番目BLASTをクリックしてみましょ う。

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/   

これは,ホモロジー検索をするための もので[要するに似たものを探す]。Basic blastの下に並んでいる5種のメニューの内から,核酸データの場合は , アミノ酸データの場合は,protein blastを選択し,3.で得たデータ(配列部分)をコピーペーストしてみましょう.一番下の’BLAST!’をクリックするので すが,その前に,探す範囲を狭くしておくと グッドイヤー EAGLE イーグル LS EXE サマータイヤ 225/40R18 MANARAY SCHNERDER StaG ホイールセット 4本 18インチ 18 X 7 +48 5穴 100,サーバに負担をかけず,かつ速く処理が済みます。Choose search fieldの中 ので分類群名,一般英名,ラテン種名などを入力すれば,その 中から探してくれます.

例えば, ratと入力して,一番下左の「Blast」をクリックすると,検 索中の画面になります。しばらくすると目的のページが表示されます。一番上にそれぞれの似ている具合を示す図があり(赤い部分がよく似ている部分),次に 見つかったデータのリスト,最後に,入力した配列(query)とヒットした(見つかった)配列を並べて表示した部分があります。

この間に [Get selected sequences] [Select all] [Deselect all] [Distance tree of results] という選択ボタンが並んでいる場所があることに注意

各データ項目の前には,クリックBoxがある.順に眺めていって,選択したいものには,この場所にチェックを入れておく.

以上が済んだら,[Get selected sequences]をクリック.画面が変わって,チェックを入れて選んだ情報の みのリンクが表示される.それぞれ をクリックして,先と同様にデータをダウンロードしよう.

[Distance tree of results]をクリックすると,我々がこれからやろうとしていることをサーバーの方で やってくれてしまう.一応試してみようか.

広い範囲の種のデータが必要な場合は,後で別の生物(無脊椎動物や原生動物,菌類 など)を別々に検索する必要があります。Organismに,いくつかの文字を入力すると選択肢が自動的に表示されるのでその中から選択できます.それぞ れ得られたデータを,先のファイルに付け加えましょう。

1:   NP_061820
Reports

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cytochrome c [Homo sapiens]
gi|11128019|ref|NP_061820.1|[11128019]
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,Trees - Root with outgroupと設定する.

NJplotの場合

5.Operation の行の中で,New outgroupを選択,outgroupとしたいものの枝をクリックする.Operation - Full treeとすればOK.

[NJplotでBootstrap valuesのところにクリックを入れておくと,Bootstrap(ブーツのひもを結ぶ)値を示すことができる.これは枝分かれがどれほど確からしいか を表す数値である.alignmentデータの一部を取って同様に系統樹を作ることを1000回繰り返して,そのうち何回今示している系統樹になったかを 示している.最大1000で900以上であれば殆ど確実,500以上であれば,

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,まあ確からしいというように考える.]

今回は、Macの上のTreeViewでは、5.の操作(ouotgroupを選 択して根っこを決める)が出来ません。その代わりとして、下のリンクにある、NJplotのMac版をダウンロードして、この機能を使うことが出来まし た。

参考

自分のコンピュータで、やってみようという人に
ClustalXおよびTreeViewその他関連ソフトのダウンロードサイトは:

ClustalX (windows最新版はNJplotが同梱)
http://www-igbmc.u-strasbg.fr/BioInfo/ClustalX/Top.html
TreeView
http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.htmlカワサキ純正 リム フロント 1.40X17.シルバー 41025-0353-WA HD店
SeaView
http://pbil.univ-lyon1.fr/software/seaview.html
NJplot
http://pbil.univ-lyon1.fr/software/njplot.html
MEGA 4
http://www.megasoftware.net/

 

 

{yahoojp} {saitama-u.ac.jp}
{yahoojp}jpprem01-zenjp40-wl-zd-5631