未知の化合物の探索と活用 ~システム生物学のミッシングリンク、「メタボロームデータ」の整備~

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2022-11-24 国立遺伝学研究所

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所、かずさDNA研究所、東北メ東北大学ディカル・メガバンク機構、株式会社さくら科学、京都大学の共同研究チームは、特定の生物に存在する未知の化合物を探索できるデータベースを開発し、公開しました。

研究チームは、生物をはじめとする試料中の化合物成分を網羅的に検出する「メタボローム解析」の技術を用いて、動植物・微生物・食品・環境サンプル・工業製品など、合計1000種類を超える様々な試料を分析し、本データベースを構築しました。このデータベースにより、試料から検出された既知・未知化合物成分を任意の試料間で比較することが可能になったのです(万物メタボロームレポジトリ等)。

論文では、本データベースを用いて化合物とゲノム情報を統合解析することで、特定の植物種に特異的な代謝経路上の化合物とその代謝に関与する遺伝子候補を選抜した活用例などを報告しています。

本データベースによって、生理活性などに基づいた精製・構造決定という、個別成分の「ボトムアップ型」の従来の研究アプローチに加え、バイオインフォマティクスを用いて化合物世界の全体像から未知の化合物 を選びだす「トップダウン型」の研究アプローチが可能となりました。

今後、未知の有用化合物やマーカー化合物の発見など、研究分野を超えた本データベースの活用が期待されます。

本研究は、平成29年度 科研費 基盤(C)(17K07810 日本学術振興会)、JST、CREST「[植物頑健性]環境変動に対する植物の頑健性の解明と応用に向けた基盤技術の創出」 「根圏ケミカルワールドの解明と作物頑健性制御への応用」(JST、JPMJCR17O2)、戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)「スマートバイオ産業・農業基盤技術」 (管理法人:生研支援センター)、ライフサイエンスデーターベース統合推進事業 統合化推進プログラム(科学技術振興機構)、循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策実用化研究事業(AMED)、ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)の支援を受けて行われました。

本研究成果は「Nucleic Acids Research (Database Issue)」に2022年11月24日(日本時間)に掲載されました。

図: データベースのトップ画面を示したもの

The Thing Metabolome Repository family (XMRs): comparable untargeted metabolome databases for analyzing sample-specific unknown metabolites

Nozomu Sakurai*†, Shinichi Yamazaki†, Kunihiro Suda, Ai Hosoki, Nayumi Akimoto, Haruya Takahashi, Daisuke Shibata and Yuichi Aoki*
* 責任著者、†筆頭著者

Nucleic Acids Research (Database Issue) 2022 November 24 DOI:10.1093/nar/gkac1058

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