ヒトゲノム計画が進み、ゲノムからの遺伝子予測が可能となった。本研究では、ヒトゲノムからの遺伝子予測によって、7回膜貫通型受容体であるG蛋白質共役型受容体(GPCR)様遺伝子を集積し、未知のGPCRの発見、最大のGPCRデータベース作成、および、それらの性質の特徴を解析することを試みた。

2001年2月1日版のNCBIのヒトゲノムの配列を材料として用いた。そこからまず6-frame法と隠れマルコフモデルを用いた遺伝子予測プログラムにより、47万配列の全遺伝子候補を抽出した。参照とする既知のGPCRとしてSwiss-Protの7TMR 1054配列を用い、BLASTPによる相同性検索、Pfamによるドメイン検索、PROSITEによるモチーフ検索、SOSUIによる膜貫通回数予測を用いて最大4000配列のGPCR候補を選択した。そこからさらに検索条件を絞り2000配列そ選択した。個別に、既登録か未登録か、非GPCR遺伝子や遺伝子以外の配列の除去を行い、最終的に332配列のolfactory receptor以外のGPCRを抽出した。うち新規のGPCRが7配列あった。次に他のデータベースのGPCRも収集した。その多くは我々の抽出した332配列と重複したが、我々の予測が取りこぼした92配列を新たに加え、424配列のGPCRデータベースを作った。これは現在のところ最大のGPCRの配列集である。

このデータベースを用いて、まずアミノ酸配列をもとにGPCRの分類を試みた。我々の新規のGPCRはそれぞれP2RY10,EB12,MAS1L,GPR127,familyCのGPCR,taste receptorにそれぞれ相同性があった。ヒトゲノム上では染色体3番、12番、19番に集積してGPCRが見られる箇所があった。我々のGPCRをGeneChipと対応させ、GeneChipによる各臓器での発現プロファイルを調べた。脳で発現しているGPCRが多いことがわかった。また例えばGPR17は脳で発現するなど、いくつかのGPCRは、臓器特異的に発現していた。

まとめ

ヒトゲノムの配列から332個のGPCRを発見し7個が新規であった。我々の予測以外のGPCRも集め、計424個のGPCRデータベースをつくった。

本研究は、本研究は、ゲノムからの遺伝子予測によって、シグナル伝達に重要な役割を演じ、創薬のターゲットとして注目されているG蛋白質共役型受容体(GPCR)様の配列を収集し、未知のGPCR遺伝子の発見、GPCRデータベースの作成、およびそれらの解析を試みたものであり、下記の結果を得ている。

2001年2月1日版のNCBIのヒトゲノムのデータから、遺伝子予測プログラムにて全遺伝子候補を抽出し、既知のGPCR遺伝子との相同性検索等を用いてGPCR候補を選択し、さらに個別に手作業でアノテーション作業を行うことにより、332個のolfactory receptor以外のGPCR遺伝子を抽出した。このうち325個は既知で7個は新規であった。

他のデータベースのGPCRも収集し、上記332配列と比較し、新たに92配列を加え、計424個のヒトGPCRデータベースを作った。これは現存するデータベースの中で最大のものとなった。

新規の7配列(seq_12816,seq_12084,seq_10941,seq_12622,seq_12641,seq_11884,seq_13476)を含め、収集したGPCRを分類した結果、seq_12816はP2RY10、seq_12084はEBI2、seq_10941はMAS1L、seq_12622はEMR4、seq_12641は何かfamily Cのレセプター、seq_11884およびseq_13476はtaste receptorと相同性があった。

上記以外のGPCRについてもGeneChipでの発現解析した結果、GPR17は脳全体、GPR88は脳の尾状核、GPR83は小脳、GPR86、GPR43、GPR34、GPR84、GPR91は血球系、MASS1は副腎、GPR56は腎で特異的に発現しているなど、既知（既登録）でも機能のわかっていなかったGPCRの特徴がいくつかわかった。

以上、本論文は、ヒトゲノムの配列からGPCRに特化した遺伝子予測、他のデータベースも取り込んだ最大のGPCRデータベースの作成、GeneChipによる発現プロファイリングを明らかにした。本研究は新規の7個のGPCR遺伝子を予測し、医薬・創薬への適応の可能性が示唆され、学位の授与に値するものと考えられる。