Comparative analysis of aerobic and anaerobic prokaryotes to identify correlation between oxygen requirement and gene-gene functional association patterns

原核生物の活動は環境の形成に極めて重要で、また環境からも大きな影響を受けている。 ゲノム・メタゲノム解読の大幅な進展と、標準化されつつある生態的背景の情報により、環境中心の比較ゲノム解析は種中心の比較ゲノム解析を補完し、環境が原核生物の多様性をいかに形成し維持してきたかを明らかにすることができるだろう。 本論文では、原核生物のゲノムと生態学的形質の組み合わせのうち、酸素要求条件に対する遺伝子-遺伝子機能相関パターンについて、我々の予備的研究を報告する。 まず、染色体上の遺伝子配置を記述する確率モデルを構築し、それに基づいて遺伝子間の機能的関連性を定量化する。 遺伝子-遺伝子間の機能的関連性は、生物学的プロセスオントロジーとKEGGパスウェイアノテーションを用いて検証された。 次に、好気性生物と嫌気性生物についてスチューデントのt検定を行い、2つの異なる酸素要求条件において異なる機能的関連パターンを示す遺伝子対を同定する。 長期にわたるゲノム-環境相互作用の蓄積によって生じたこれらのゲノム-環境相関関係を検証するための生物学的実験を計画し実施することは困難であるため、最終的には、遺伝子-遺伝子機能相関パターンに基づいて生物の酸素要求条件が予測可能であるかどうかを計算機的に検証している。 本研究により、ある種の遺伝子機能相関パターンと原核生物の酸素要求量との関連性の存在と意義、および、その関連性解析に採用した方法論の有効性が示された。