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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】情報処理プログラム、情報処理方法および情報処理装置
(51)【国際特許分類】
G16B 30/10 20190101AFI20240814BHJP
【ＦＩ】
G16B30/10
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023522033
(86)(22)【出願日】2021-05-18
(86)【国際出願番号】 JP2021018730
(87)【国際公開番号】W WO2022244089
(87)【国際公開日】2022-11-24
【審査請求日】2023-09-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】片岡 正弘
(72)【発明者】
【氏名】永浦 良平
(72)【発明者】
【氏名】茂櫛 薫
【審査官】鈴木 和樹
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０４９７４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５２４６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－７７１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／０８６９９０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ１６Ｂ ５／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なる複数のコドンに関し、コドンファイル上の前記複数のコドンの位置を示す第１インデックスを基にして、前記コドンファイル上のアミノ酸の位置を示す第２インデックスを演算し、前記第２インデックスを基にして、前記コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列の位置をそれぞれ特定し、
前記コドンファイルに繰り返し発現する各アミノ酸配列の位置に対応する各コドン配列を、それぞれが相同性を有するコドン配列として特定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
【請求項2】
前記コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列が、相同性を有するアミノ酸である否かを、アミノ酸同士の相同性の程度を定義したテーブルを基にして評価する処理を更に実行することを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項3】
前記コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列に対して、アミノ酸配列の並び順が逆になる対称的なアミノ酸配列を、前記コドンファイルから特定し、特定した対称的なアミノ酸配列の位置に対応する各コドン配列を特定する処理を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項4】
前記演算する処理は、前記複数のコドンに対応する第１インデックスのビットマップの論理和を実行することで、前記複数のコドンに対応するある一つのアミノ酸の第２インデックスのビットマップを演算することを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項5】
コンピュータが実行する情報処理方法であって、同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なる複数のコドンに関し、コドンファイル上の前記複数のコドンの位置を示す第１インデックスを基にして、前記コドンファイル上のアミノ酸の位置を示す第２インデックスを演算し、
前記第２インデックスを基にして、前記コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列の位置をそれぞれ特定し、
前記コドンファイルに繰り返し発現する各アミノ酸配列の位置に対応する各コドン配列を、それぞれが相同性を有するコドン配列として特定する
処理を実行することを特徴とする情報処理方法。
【請求項6】
同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なる複数のコドンに関し、コドンファイル上の前記複数のコドンの位置を示す第１インデックスを基にして、前記コドンファイル上のアミノ酸の位置を示す第２インデックスを演算する前処理部と、前記第２インデックスを基にして、前記コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列の位置をそれぞれ特定し、前記コドンファイルに繰り返し発現する各アミノ酸配列の位置に対応する各コドン配列を、それぞれが相同性を有するコドン配列として特定する特定部と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報処理プログラム等に関する。
【背景技術】
【0002】
ヒトゲノムの塩基配列の研究が進められており、ヒトゲノムを構成するタンパク質の種類が３万種類であることが解明されている。一方で、微生物等のタンパク質の種類は無限であると考えられており、標的となる塩基配列から、繰り返し発現される特異なコドン配列が多数見つかっている。たとえば、繰り返し発現される特異なコドン配列は、ドメインやモチーフ等と呼ばれ、かかる特異なコドン配列を究明することが重要である。
【0003】
ドメインは、タンパク質の配列、構造の一部分で他の部分とは独立に進化し、機能を持った存在である。モチーフは、対称性を持ったコドン配列が特徴である。図１７は、モチーフの一例を示す図である。図１７に示すように、モチーフには、βヘアピン１ａ、グリークキー１ｂ、βバレル１ｃ（ポリンやリポカリン）等がある。フォールドは、タンパク質鎖がその本来の三次元構造、通常は生物学的に機能するコンホメーション(立体構造)を、迅速かつ再現性のある方法で獲得する物理的なプロセスである。
【0004】
たとえば、塩基配列から、モチーフを検索する技術として、ハミング距離を持つ置換塩基配列をキーとしてモチーフを検索する従来技術がある。また、ＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）配列の転写開始点の上流からオーソログ候補の複数の配列断面を抽出し、モチーフ候補を判定する従来技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２００５／０９６２０８号
【文献】国際公開第２０２０／０４９７４８号
【文献】特開２０１４－１１２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した従来技術では、繰り返し発現するコドン配列の探索を効率よく行うことができないという問題がある。
【0007】
ここで、ＤＮＡおよびＲＮＡ（ribonucleic acid）の塩基は４種類で、「Ａ」、「Ｇ」、「Ｃ」、「Ｔ」または「Ｕ」の記号で示される。また、３つの塩基配列がひとかたまりで、２０種類のアミノ酸を決定する。それぞれのアミノ酸は、「Ａ」～「Ｙ」の記号で示される。図１８は、アミノ酸と塩基、およびコドンとの関係を示す図である。３つの塩基配列のかたまりは「コドン」と呼ばれる。各塩基の並びで、コドンが決定され、コドンが決定されるとアミノ酸が決定される。
【0008】
図１８に示すように、一つのアミノ酸に対して、複数種類のコドンが対応付けられる。たとえば、アミノ酸「アラニン（Ala）」は、コドン「ＧＣＵ」、「ＧＣＣ」、「ＧＣＡ」、「ＧＣＧ」に対応付けられ、コドン「ＧＣＵ」、「ＧＣＣ」、「ＧＣＡ」、「ＧＣＧ」は実質的に同一のコドンである。しかしながら、従来技術では、かかるコドンの特性に対応できておらず、繰り返し発現するコドン配列の探索を効率よく行うことができていない。
【0009】
１つの側面では、繰り返し発現されるコドン配列の探索を効率よく行うことができる情報処理プログラム、情報処理方法および情報処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
第１の案では、コンピュータに次の処理を実行させる。コンピュータは、同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なる複数のコドンに関し、コドンファイル上の複数のコドンの位置を示す第１インデックスを基にして、コドンファイル上のアミノ酸の位置を示す第２インデックスを演算する。コンピュータは、第２インデックスを基にして、コドンファイルに繰り返し発現するアミノ酸配列の位置をそれぞれ特定する。コンピュータは、コドンファイルに繰り返し発現する各アミノ酸配列の位置に対応する各コドン配列を、それぞれが相同性を有するコドン配列として特定する。
【発明の効果】
【0011】
繰り返し発現するコドン配列の探索を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本願の開示する情報処理プログラム、情報処理方法および情報処理装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例1】
【0014】
【0015】
図１について説明する。情報処理装置は、塩基配列の情報を含むコドンファイル１４１をコドン単位で走査して、コドン転置インデックス１４２を生成する。
【0016】
コドン転置インデックス１４２は、コドンの種類毎のビットマップを有する。コドンの種類は６４種類であるため、コドン転置インデックス１４２には、６４個のビットマップが登録される。コドン転置インデックス１４２の各ビットマップは、コドンの種類と、オフセットと、フラグとが対応付けられる。ビットマップのフラグ「１」が立ったオフセットにおいて、対応する種類のコドンが位置することを示す。ビットマップにおいて、フラグの立っていないオフセットには「０」が対応付けられる。
【0017】
たとえば、コドン「ＧＣＵ」に対応するビットマップについて、オフセット「ｎ」にフラグ「１」が対応付けられる場合には、コドンファイル１４１の先頭からｎ＋１番目のコドンが、コドン「ＧＣＵ」であることを示す。なお、本実施例１では、コドンファイル１４１の先頭のコドンのオフセットを「０」とする。
【0018】
情報処理装置は、コドン転置インデックス１４２と、定義テーブルＴ１とを基にして、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する。定義テーブルＴ１は、アミノ酸と、コドンとの対応関係を定義するテーブルである。図１８で説明したように、同一のアミノ酸に対して、複数種類のコドンが対応付けられる場合がある。
【0019】
アミノ酸転置インデックス１４３には、各アミノ酸に対応するビットマップが登録される。アミノ酸転置インデックス１４３の各ビットマップは、アミノ酸の種類と、オフセットと、フラグとが対応付けられる。ビットマップのフラグ「１」が立ったオフセットにおいて、対応する種類のアミノ酸が位置することを示す。ビットマップにおいて、フラグの立っていないオフセットには「０」が対応付けられる。
【0020】
情報処理装置が、アミノ酸転置インデックス１４３の各アミノ酸のビットマップのうち、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップを生成する場合について説明する。情報処理装置１００は、定義テーブルＴ１を基にして、アミノ酸「Ａｌａ」に対応するコドンとして「ＧＣＵ」、「ＧＣＣ」、「ＧＣＡ」、「ＧＣＧ」を特定する。
【0021】
情報処理装置は、コドン転置インデックス１４２から、コドン「ＧＣＵ」のビットマップ１４２－１、コドン「ＧＣＣ」のビットマップ１４２－２、コドン「ＧＣＡ」のビットマップ１４２－３、コドン「ＧＣＧ」のビットマップ１４２－４を取得する。情報処理装置は、ビットマップ１４２－１～１４２－４に対してＯＲ演算（論理和）を実行することで、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップ１４３－１を生成する。
【0022】
すなわち、情報処理装置は、ビットマップ１４２－１～１４２－１のオフセット「ｎ」のいずれかのフラグが「１」となる場合に、ビットマップ１４３－１のオフセット「ｎ」のフラグを「１」に設定する。一方、情報処理装置は、ビットマップ１４２－１～１４２－１のオフセット「ｎ」のすべてに「０」が設定されている場合、ビットマップ１４３－１のオフセット「ｎ」に「０」を設定する。情報処理装置は、各オフセットにおいて、上記処理を繰り返し実行する。
【0023】
情報処理装置は、他のアミノ酸のビットマップについても、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップ１４３－１と同様にして生成し、各アミノ酸のビットマップを、アミノ酸転置インデックス１４３に登録する。
【0024】
図２の説明に移行する。情報処理装置は、アミノ酸転置インデックス１４３を基にして、コドンファイル１４１のオフセットと、アミノ酸の種類との関係を特定し、繰り返し発現するアミノ酸配列の位置に対応するコドン配列を、それぞれ相同性を有するコドン配列として特定する。
【0025】
たとえば、図２に示す例では、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」が、コドンファイル１４１のオフセット１０～１４，４０～４４等に繰り返し発現している。この場合、情報処理装置は、オフセット１０～１４に含まれるコドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＧ、ＧＣＡ」と、オフセット４０～４４に含まれるコドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＡ、ＧＣＡ」を、相同性を有するコドン配列として特定する。
【0026】
コドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＧ、ＧＣＡ」と、コドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＡ、ＧＣＡ」とを比較すると、コドンの粒度では、「ＣＡＧ」と「ＣＡＡ」とが異なる。しかし、「ＣＡＧ」と「ＣＡＡ」とは、同一のアミノ酸「Gln」に対応するため、コドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＧ、ＧＣＡ」と、コドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＡ、ＧＣＡ」とは相同性のコドン配列といえる。
【0027】
上記のように、本実施例１に係る情報処理装置によれば、同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なるコドンのビットマップから、アミノ酸単位のビットマップを生成することで、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する。情報処理装置は、生成したアミノ酸転置インデックス１４３を用いて、コドンファイル１４１上のアミノ酸の種類との関係を特定し、繰り返し発現するアミノ酸配列の位置に対応するコドン配列を、それぞれ相同性を有するコドン配列として特定する。これによって、繰り返し発現されるコドン配列の探索を効率良く行うことができる。
【0028】
次に、本実施例１に係る情報処理装置の構成の一例について説明する。図３は、本実施例１に係る情報処理装置の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、この情報処理装置１００は、通信部１１０、入力部１２０、表示部１３０、記憶部１４０、制御部１５０を有する。
【0029】
通信部１１０は、有線又は無線で外部装置等に接続され、外部装置等との間で情報の送受信を行う。たとえば、通信部１１０は、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。通信部１１０は、図示しないネットワークに接続されていてもよい。
【0030】
入力部１２０は、各種の情報を、情報処理装置１００に入力する入力装置である。入力部１２０は、キーボードやマウス、タッチパネル等に対応する。
【0031】
表示部１３０は、制御部１５０から出力される情報を表示する表示装置である。表示部１３０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、タッチパネル等に対応する。
【0032】
記憶部１４０は、定義テーブルＴ１、スコアテーブルＴ２、コドンファイル１４１、コドン転置インデックス１４２、アミノ酸転置インデックス１４３、探索結果情報１４４を有する。記憶部１４０は、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。
【0033】
定義テーブルＴ１は、アミノ酸と、コドンとの対応関係を定義するテーブルである。定義テーブルＴ１で定義されるアミノ酸と、コドンとの関係は、図１８で説明したアミノ酸と塩基、およびコドンとの関係と同様である。
【0034】
スコアテーブルＴ２は、アミノ酸同士の類似性の程度を定義するテーブルである。図４は、スコアテーブルのデータ構造の一例を示す図である。図４に示すスコアテーブルＴ２の領域Ａ１、Ａ２に示す符号は、図１８で説明したアミノ酸を一意に示す符号である。領域Ａ３の数値は、アミノ酸置換確率を示すスコアであり、スコアが大きいほど、より類似性の程度が大きいことを示す。
【0035】
たとえば、図４のスコアテーブルＴ２によれば、アラニン「Ａ（Ala）」とトレオニン「Ｔ（Thr）」とのスコアが「－４」である。また、アラニン「Ａ（Ala）」とトリプトファン「Ｗ（Trp）」とのスコアが「１」である。このため、アラニンとトレオニンとの組よりも、アラニンとトリプトファンとの組の方が類似性の程度が大きいことを示す。
【0036】
コドンファイル１４１は、複数の塩基が並んだ塩基配列の情報を有する。図５は、コドンファイルのデータ構造の一例を示す図である。図５に示すように、コドンファイル１４１は、複数の塩基の記号が並んだ情報である。連続する３つの塩基の組が、一つのコドンに対応する。
【0037】
コドン転置インデックス１４２は、コドンファイル１４１の先頭からのオフセットと、コドンの種類とを対応付ける情報である。図６は、コドン転置インデックスのデータ構造の一例を示す図である。コドン転置インデックス１４２の横軸は、オフセットに対応する軸である。コドン転置インデックス１４２の縦軸は、コドンの種類に対応する軸である。
【0038】
たとえば、コドンファイル１４１の先頭のコドンのオフセットを「０」とする。コドンファイル１４１の先頭から７番目の位置に、コドン「ＡＵＧ」が含まれる場合、コドン転置インデックス１４２のオフセット「６」の列と、コドン「ＡＵＧ」の行とが交差する位置のビットが「１」となる。
【0039】
アミノ酸転置インデックス１４３は、コドンファイル１４１の先頭からのオフセットと、アミノ酸の種類とを対応付ける情報である。図７は、アミノ酸転置インデックスのデータ構造の一例を示す図である。アミノ酸転置インデックス１４３の横軸は、オフセットに対応する軸である。アミノ酸転置インデックス１４３の縦軸は、アミノ酸の種類に対応する軸である。
【0040】
たとえば、コドンファイル１４１の先頭のコドン（いずれかのアミノ酸に対応するコドン）のオフセットを「０」とする。コドンファイル１４１の先頭から７番目の位置に、アミノ酸「Ala」に対応するコドン「ＧＣＵ」、「ＧＣＣ」、「ＧＣＡ」、「ＧＣＧ」のいずれかが含まれる場合、アミノ酸転置インデックス１４３のオフセット「６」の列と、アミノ酸「Ala」の行とが交差する位置のビットが「１」となる。
【0041】
探索結果情報１４４は、コドンファイル１４１において繰り返し発現するアミノ酸配列（コドン配列）の情報を有する。たとえば、探索結果情報１４４は、繰り返し発現するアミノ酸配列と、かかるアミノ酸配列の位置との情報を対応付けて保持する。
【0042】
図３の説明に戻る。制御部１５０は、前処理部１５１と、特定部１５２とを有する。制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ(Micro Processing Unit)により実現される。また、制御部１５０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実行されてもよい。
【0043】
前処理部１５１は、コドンファイル１４１および定義テーブルＴ１を基にして、コドン転置インデックス１４２、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する。
【0044】
前処理部１５１が、コドン転置インデックス１４２を生成する処理の一例について説明する。前処理部１５１は、定義テーブルＴ１に含まれるコドンの種類から、ターゲットとなるコドンの種類を選択する。前処理部１５１は、コドンファイル１４１の先頭からコドンの粒度（３つの塩基配列をひとかたまりとする粒度）で走査して、選択したコドンの種類が出現するオフセットにフラグ「１」を設定する処理を繰り返し実行し、選択したコドンの種類に対応するビットマップを生成する。
【0045】
前処理部１５１は、他のコドンの種類についても同様にして、ビットマップをそれぞれ生成する。前処理部１５１は、各コドンの種類に対応するビットマップを、コドン転置インデックス１４２に設定することで、コドン転置インデックス１４２を生成する。
【0046】
続いて、前処理部１５１が、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する処理の一例について説明する。前処理部１５１は、同一のアミノ酸に対応するコドンの種類を特定し、特定したコドンの種類に対応するビットマップを、コドン転置インデックス１４２から取得する。前処理部１５１は、取得した各コドンの種類のビットマップに対して、ＯＲ演算を実行することで、アミノ酸のビットマップを生成する。
【0047】
たとえば、前処理部１５１が、アミノ酸転置インデックス１４３の各アミノ酸のビットマップのうち、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップを生成する場合について説明する。図１で説明したように、前処理部１５１は、定義テーブルＴ１を基にして、アミノ酸「Ａｌａ」に対応するコドンとして「ＧＣＵ」、「ＧＣＣ」、「ＧＣＡ」、「ＧＣＧ」を特定する。
【0048】
前処理部１５１は、コドン転置インデックス１４２から、コドン「ＧＣＵ」のビットマップ１４２－１、コドン「ＧＣＣ」のビットマップ１４２－２、コドン「ＧＣＡ」のビットマップ１４２－３、コドン「ＧＣＧ」のビットマップ１４２－４を取得する。前処理部１５１は、ビットマップ１４２－１～１４２－４に対してＯＲ演算（論理和）を実行することで、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップ１４３－１を生成する。
【0049】
前処理部１５１は、他のアミノ酸のビットマップについても、アミノ酸「Ａｌａ」のビットマップ１４３－１と同様にして生成し、各アミノ酸のビットマップを、アミノ酸転置インデックス１４３に設定することで、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する。
【0050】
次に、特定部１５２の処理について説明する。特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３を基にして、コドンファイル１４１に繰り返し発現するアミノ酸配列の位置（オフセット）をそれぞれ特定する。特定部１５２は、コドンファイル１４１に繰り返し発現するアミノ酸配列の位置（オフセット）に対応する各コドン配列を、それぞれ相同性を有するコドン配列として特定する。
【0051】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３を基にして、アミノ酸配列の最長一致探索を実行し、最長一致するアミノ酸配列を特定する。特定部１５２は、最長一致するアミノ酸配列の発現回数が、予め設定される発現回数以上である場合に、かかるアミノ酸配列を、「アミノ酸配列候補」として検索する。
【0052】
たとえば、図２で説明したように、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」が、コドンファイル１４１のオフセット１０～１４，４０～４４等に繰り返し発現し、発現回数が所定の発現回数以上とする。この場合、特定部１５２は、オフセット１０～１４に含まれるコドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＧ、ＧＣＡ」と、オフセット４０～４４に含まれるコドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ、ＣＡＡ、ＧＣＡ」を、相同性を有するコドン配列として特定する。特定部１５２は、特定した相同性を有するコドン配列の情報を、探索結果情報１４４に登録する。
【0053】
ここで、特定部１５２がアミノ酸転置インデックス１４３を基にして、連続するアミノ酸配列を特定する処理の一例について説明する。図８は、特定部の処理を説明するための図（１）である。図８では一例として、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln」が、コドンファイル１４１に含まれているか否かを特定する場合について説明する。
【0054】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Leu」のビットマップ５０を取得する。ビットマップ５０には、オフセット「１０」、「２０」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ５０の左シフトを実行することで、ビットマップ５０ｓを生成する。ビットマップ５０ｓには、オフセット「１１」、「２１」にフラグ「１」が設定されている。
【0055】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Lys」のビットマップ５１を取得する。ビットマップ５１には、オフセット「１１」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ５０ｓと、ビットマップ５１とのＡＮＤ演算を実行することで、ビットマップ５２を生成する。
【0056】
図８に示す例では、ビットマップ５２のオフセット「１１」にフラグ「１」が設定されているため、コドンファイル１４１のオフセット「１０～１１」において、「Leu、Lys」が連続して存在していることが特定される。
【0057】
特定部１５２は、ビットマップ５２の左シフトを実行することで、ビットマップ５２ｓを生成する。ビットマップ５２ｓでは、オフセット「１２」にフラグ「１」が設定される。
【0058】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Asp」のビットマップ５３を取得する。ビットマップ５３には、オフセット「１２」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ５２ｓと、ビットマップ５３とのＡＮＤ演算を実行することで、ビットマップ５４を生成する。
【0059】
図８に示す例では、ビットマップ５４のオフセット「１２」にフラグ「１」が設定されているため、コドンファイル１４１のオフセット「１０～１２」において、「Leu、Lys、Asp」が連続して存在していることが特定される。
【0060】
特定部１５２は、ビットマップ５４の左シフトを実行することで、ビットマップ５４ｓを生成する。ビットマップ５４ｓでは、オフセット「１３」にフラグ「１」が設定される。
【0061】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Gln」のビットマップ５５を取得する。ビットマップ５５には、オフセット「１３」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ５４ｓと、ビットマップ５５とのＡＮＤ演算を実行することで、ビットマップ５６を生成する。
【0062】
図８に示す例では、ビットマップ５６のオフセット「１３」にフラグ「１」が設定されているため、コドンファイル１４１のオフセット「１０～１３」において、「Leu、Lys、Asp、Gln」が連続して存在していることが特定される。
【0063】
特定部１５２は、各アミノ酸配列について、上記処理を繰り返し実行することで、最長一致のアミノ酸配列を特定し、繰り返し発現するアミノ酸配列を特定する。特定部１５２は、他の技術を用いて、繰り返し発現するアミノ酸配列を特定してもよい。
【0064】
特定部１５２は、上記の処理によって、アミノ酸配列候補を検索した後に、スコアテーブルＴ２を用いて、各アミノ酸配列候補の相同性を評価する。図９は、特定部の処理を説明するための図（２）である。ここでは、アミノ酸配列候補６０ａ，６０ｂを用いて説明する。アミノ酸配列候補６０ａ，６０ｂは、「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」となる。また、図１８の表（定義テーブルＴ１相当）を基にして、「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」を記号に変換すると「Ｌ（Leu）、Ｋ（Lys）、Ｄ（Asp）、Ｑ（Gln）、Ａ（Ala）」となる。
【0065】
特定部１５２は、スコアテーブルＴ２を基にして、各アミノ酸のスコアを特定し、累計することで、相同性のスコアを算出する。Ｌ（Leu）同士のスコアは、スコアテーブルＴ２に存在しないため「０」となる。Ｋ（Lys）同士のスコアは、スコアテーブルＴ２に基づき「－１」となる。Ｄ（Asp）同士のスコアは、スコアテーブルＴ２に基づき「－１」となる。Ｑ（Gln）同士のスコアは、スコアテーブルＴ２に存在しないため「０」となる。Ａ（Ala）同士のスコアは、スコアテーブルＴ２に基づき「５」となる。このため、特定部１５２は、アミノ酸配列候補６０ａ，６０ｂのスコアを累計値「３」を算出する。
【0066】
特定部１５２は、アミノ酸配列候補のスコアの累計値が閾値以上である場合に、アミノ酸配列候補を、相同性の関係となるアミノ酸配列として特定する。特定部１５２は、特定した結果を、探索結果情報１４４に登録する。閾値は、管理者によって予め設定される。
【0067】
ところで、特定部１５２は、相同性の関係となるアミノ酸配列を特定した後に、特定したアミノ酸配列と対称的に発現するアミノ酸配列を更に特定してもよい。図１０は、特定部の処理を説明するための図（３）である。たとえば、特定部１５２は、上記の処理で特定した、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」と、対称的に発現する「Ala、Gln、Asp、Lys、Leu」を、アミノ酸転置インデックス１４３を基にして特定する。図１０に示す例では、特定部１５２は、コドンファイル１４１のオフセット「３０～３４」に存在するアミノ酸配列「Ala、Gln、Asp、Lys、Leu」を特定している。
【0068】
ここで、特定部１５２がアミノ酸転置インデックス１４３を基にして、対称性のアミノ酸配列を特定する処理の一例について説明する。図１１は、特定部の処理を説明するための図（４）である。図１１では一例として、対称的なアミノ酸配列「Ala、Gln、Asp（Lys、Leuについては省略）」が、コドンファイル１４１に含まれているか否かを特定する場合について説明する。
【0069】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Ala」のビットマップ６０を取得する。ビットマップ６０には、オフセット「２４」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ６０の右シフトを実行することで、ビットマップ６０ｓを生成する。ビットマップ６０ｓでは、オフセット「２３」にフラグ「１」が設定されている。
【0070】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Gln」のビットマップ６１を取得する。ビットマップ６１には、オフセット「２３」にフラグ「１」が設定されている。特定部１５２は、ビットマップ６０ｓと、ビットマップ６１とのＡＮＤ演算を実行することで、ビットマップ６２を生成する。
【0071】
図１１に示す例では、ビットマップ６２のオフセット「２３」にフラグ「１」が設定されているため、コドンファイル１４１のオフセット「２３～２４」において、「Ala、Gln」が連続して存在していることが特定される。
【0072】
特定部１５２は、ビットマップ６２の右シフトを実行することで、ビットマップ６２ｓを生成する。ビットマップ６２ｓでは、オフセット「２２」にフラグ「１」が設定される。
【0073】
特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３から、アミノ酸「Asp」のビットマップ６３を取得する。ビットマップ６３は、オフセット「２２」にフラグ「１」が設定される。特定部１５２は、ビットマップ６２ｓと、ビットマップ６３とのＡＮＤ演算を実行することで、ビットマップ６４を生成する。
【0074】
図１１に示す例では、ビットマップ６４のオフセット「２２」にフラグ「１」が設定されているため、コドンファイル１４１のオフセット「２２～２４」において、「Ala、Gln、Asp」が連続して存在していることが特定される。
【0075】
特定部１５２は、上記処理を実行することで、対称的なアミノ酸配列を特定する。特定部１５２は、特定した結果を、探索結果情報１４４に登録する。特定部１５２は、探索結果情報１４４を、表示部１３０に出力して表示させてもよいし、通信部１１０を介して、外部装置に送信してもよい。
【0076】
図１２は、探索結果情報のデータ構造の一例を示す図である。図１２に示すように、この探索結果情報１４４は、アミノ酸配列、第１オフセット、第２オフセット、累計スコアを対応付ける。アミノ酸配列は、特定部１５２によって特定される相同性のアミノ酸配列である。第１オフセットは、相同性のアミノ酸配列に対応するコドン配列の存在するコドンファイル１４１のオフセットを示す。第２オフセットは、対称性のアミノ酸配列に対応するコドン配列の存在するコドンファイル１４１のオフセットを示す。累計スコアは、図９で説明したスコアの累計値である。
【0077】
図１２では、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」に対応する第１オフセットが、「１０～１４」、「４０～４４」となっている。このため、コドンファイル１４１のオフセット「１０～１４」に対応するコドン配列、オフセット「４０～４４」に対応するコドン配列が、相同性を有するコドン配列となる。
【0078】
また、アミノ酸配列「Leu、Lys、Asp、Gln、Ala」に対して対称的なアミノ酸配列「Ala、Gln、Asp、Lys、Leu」の第２オフセットが「３０～３４」となっている。このため、コドンファイル１４１のオフセット「３０～３４」に対応するコドン配列が、対称的なコドン配列となる。
【0079】
たとえば、探索結果情報の相同性のアミノ酸配列と、このアミノ酸配列と対称的なアミノ酸配列との間の部分は、モチーフに相当する部分といえる。すなわち、第１オフセット「１０～１４」と、第２オフセット「３０～３４」との間の部分は、モチーフ部分に相当する。
【0080】
次に、本実施例１に係る情報処理装置１００の処理手順の一例について説明する。図１３は、本実施例１に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。図１３に示すように、情報処理装置１００の前処理部１５１は、コドンファイル１４１と定義テーブルＴ１とを基にして、コドン転置インデックス１４２を生成する（ステップＳ１０１）。
【0081】
前処理部１５１は、定義テーブルＴ１を基にして、同一のアミノ酸に対応する複数のコドンを特定する（ステップＳ１０２）。前処理部１５１は、特定した複数のコドンのビットマップに対してＯＲ演算を実行し、アミノ酸のビットマップを生成して、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する（ステップＳ１０３）。
【0082】
情報処理装置１００の特定部１５２は、アミノ酸転置インデックス１４３を基にして、繰り返し発現するアミノ酸配列候補を特定する（ステップＳ１０４）。特定部１５２は、スコアテーブルＴ２を基にして、アミノ酸配列候補のスコアの累積値を算出する（ステップＳ１０５）。
【0083】
特定部１５２は、スコアの累積値を基にして、相同性のアミノ酸配列（相同性を有するコドン配列）を特定する（ステップＳ１０６）。特定部１５２は、相同性のアミノ酸配列と対称的なアミノ酸配列を特定する（ステップＳ１０７）。
【0084】
特定部１５２は、特定した結果を、探索結果情報１４４に登録する（ステップＳ１０８）。特定部１５２は、探索結果情報１４４を出力する（ステップＳ１０９）。
【0085】
次に、本実施例１に係る情報処理装置１００の効果について説明する。情報処理装置１００は、同一のアミノ酸を示す塩基配列の異なるコドンのビットマップから、アミノ酸単位のビットマップを生成することで、アミノ酸転置インデックス１４３を生成する。情報処理装置１００は、生成したアミノ酸転置インデックス１４３を用いて、コドンファイル１４１のアミノ酸の種類との関係を特定し、繰り返し発現するアミノ酸配列の位置に対応するコドン配列を、それぞれ相同性を有するコドン配列として特定する。これによって、繰り返し発現されるコドン配列の探索を効率良く行うことができる。
【0086】
情報処理装置１００は、コドンファイル１４１に繰り返し発現するアミノ酸配列が、相同性を有するアミノ酸である否かを、アミノ酸同士の相同性の程度を定義したスコアテーブルＴ２を基にして評価する。これによって、単なるアミノ酸の一致だけでなく、アミノ酸配列間の相同性の程度を評価することができる。
【0087】
情報処理装置１００は、複数のコドンに対応するコドン転置インデックス１４２のビットマップの論理和を実行することで、複数のコドンに対応するある一つのアミノ酸のビットマップを演算する。これによって、容易に、複数のコドンに対応するアミノ酸のビットマップを生成して、アミノ酸転置インデックス１４３を生成することができる。
【実施例2】
【0088】
実施例１では、アミノ酸の粒度で、相同性を有するアミノ酸配列を特定し、特定したアミノ酸配列のオフセットを基にして、相同性のコドン配列を特定していたが、コドンの粒度で、相同性のコドン配列を特定してもよい。実施例２では、コドンの粒度で、相同性のコドン配列を特定する処理について説明する。
【0089】
図１４は、本実施例２に係る情報処理装置の処理を説明するための図（１）である。情報処理装置は、コドン転置インデックス１４２を基にして、コドンファイル１４１のオフセットと、コドンの種類を特定し、繰り返し発現するコドン配列を特定する。コドン転置インデックス１４２の説明は、実施例１で説明したコドン転置インデックス１４２の説明と同様である。
【0090】
たとえば、図１４に示す例では、コドン配列「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ」がコドンファイル１４１のオフセット１０～１２，３０～３２、４０～４２等に繰り返し発現している。この場合、情報処理装置は、オフセット１０～１２，３０～３２、４０～４２のコドン配列を、相同性を有するコドン配列として特定する。情報処理装置は、相同性を有するコドン配列を特定した後に、実施例１で説明したように、アミノ酸の粒度で、相同性を有するアミノ酸配列を特定してもよい。
【0091】
図１５は、本実施例２に係る情報処理装置の処理を説明するための図（２）である。情報処理装置は、相同性のコドン配列を特定した後に、コドンの粒度で、対称的なコドン配列を特定してもよい。たとえば、相同性を有するコドン配列を「ＣＵＧ、ＡＡＡ、ＧＡＵ」とすると、情報処理装置は、対称的なコドン配列「ＧＡＵ、ＡＡＡ、ＣＵＧ」を、コドンファイル１４１から特定する。図２に示す例では、情報処理装置は、オフセット２３～２５において、対称的なコドン配列「ＧＡＵ、ＡＡＡ、ＣＵＧ」が発現していることを特定する。
【0092】
なお、本実施例２に係る情報処理装置が、転置インデックスを用いて、最長一致等のコドン配列を特定する処理は、実施例１で説明したアミノ酸転置インデックス１４３を用いて実行する処理と同様であるため、説明を省略する。
【0093】
また、本実施例２に係る情報処理装置の機能ブロック図は、図３に示した情報処理装置１００の機能ブロック図に対応する。なお、図３に示した特定部１５２は、図１４、図１５で説明した処理を追加的に実行するものとする。
【0094】
ところで、上述した情報処理装置１００は、相同性のコドン配列、対称性のコドン配列を特定し、モチーフ等に相当する部分を特定していたが、これに限定されるものではなく、多重整列等を特定することができる。多重整列とは、ＤＮＡの塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列について、３つ以上の配列間で対応する部分が並ぶように整列したもの、また整列することである。通常、整列する配列群は進化的類縁性を持っていることが仮定される。多重整列の結果に基づいて分子系統樹を推定することができる。
【0095】
次に、上記実施例に示した情報処理装置１００と同様の機能を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例について説明する。図１６は、実施例の情報処理装置と同様の機能を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
【0096】
図１６に示すように、コンピュータ３００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ３０１と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置３０２と、ディスプレイ３０３とを有する。また、コンピュータ３００は、有線または無線ネットワークを介して、外部装置等との間でデータの授受を行う通信装置３０４と、インタフェース装置３０５とを有する。また、コンピュータ３００は、各種情報を一時記憶するＲＡＭ３０６と、ハードディスク装置３０７とを有する。そして、各装置３０１～３０７は、バス３０８に接続される。
【0097】
ハードディスク装置３０７は、前処理プログラム３０７ａ、特定プログラム３０７ｂを有する。また、ＣＰＵ３０１は、各プログラム３０７ａ～３０７ｄを読み出してＲＡＭ３０６に展開する。
【0098】
前処理プログラム３０７ａは、前処理プロセス３０６ａとして機能する。特定プログラム３０７ｂは、特定プロセス３０６ｂとして機能する。
【0099】
前処理プロセス３０６ａの処理は、前処理部１５１の処理に対応する。特定プロセス３０６ｂの処理は、特定部１５２の処理に対応する。
【0100】
なお、各プログラム３０７ａ，３０７ｂについては、必ずしも最初からハードディスク装置３０７に記憶させておかなくても良い。例えば、コンピュータ３００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ３００が各プログラム３０７ａ，３０７ｂを読み出して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0101】
１００ 情報処理装置
１１０ 通信部
１２０ 入力部
１３０ 表示部
１４０ 記憶部
１５０ 制御部
１１０ 通信部
１２０ 入力部
１３０ 表示部
１４０ 記憶部
１５０ 制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】