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ゲノミクス・プロテオミクスの新展開
−生物情報の解析と応用−
[コードNo.04NTS098]

■体裁/ B5判 上製 1282頁
■発行/ 2004年 4月 5日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 64,584円(税込価格)

 遺伝子工学はその誕生からわずか四半世紀のうちに飛躍的な進歩・発展を遂げた。
このように変化の激しい分野・時代であるからこそ、ある時間断面で得られた情報のエッ
センスを整理することが重要である。
 本書は微生物・植物・動物など幅広い生物種を対象にしたゲノミクスと、技術の進歩と
応用が期待されるプロテオミクスを中心に、解析、バイオインフォーマティックスから産業・
医科学における応用までを網羅したハンドブックである。

発刊にあたって
 遺伝子は生命の基本設計図であり、それは基本的に二重らせん構造をとる有機化合物
であるというのが普通の考え方だが、ドーキンスが1976年に著した「利己的な遺伝
子(The Selfish Gene)」によれば、遺伝子自身が利己的で、生物は遺伝子が自らの
コピーを増やすために作った乗り物(生存機械)にすぎないというのだ。また動物行動
学の各種特徴も説明できるという。そういえば、進化系統樹の根の近傍にある超好熱菌
の中には外来DNAを容易に体内に取り込み、必要なら染色体の一部にしてしまうものも
ある。また、ウイルスなどは遺伝子水平伝播のエースである。トランスポゾンのように
染色体の中で比較的自由に動きまわる因子もある。性を持つ生物では、遺伝子の組み換
えを利用して生存の可能性を高めている。単に突然変異と自然淘汰といった単純な形で
生物は進化してきたのではなかった。これらの背景を充分に理解するにはとても個々の
遺伝子を研究するだけでは間に合わない。ではどうするか。
 幸い、1973年に遺伝子工学が誕生して以来、多くの科学技術が大幅に改善され、
スピードアップし、バイオインフォマティクスも発展してきたので、今や多くの微生物、
植物、動物のゲノム解析が終了もしくは進行中である。幅広い生物種についてゲノムの
特徴を比較することにより、あるものは明確に、あるものはうっすらと、進化の歴史や
相互関係が浮かび上がってきている。特にDNAの二重らせん構造が示されてから50年
目に当たる2003年に、精度の高いヒトゲノムの解析が終了したことも大きな節目で
ある。ゲノム情報の羅列ではなく、そこから得られるコンセプトを中心にまとめたのが
第1編「ゲノミクス」である。
 また生命の働きを理解するのにゲノミクスだけで良いかと聞けば、答えはノーである。
実際に作用する生体物質は多様であるし、それらの変換を触媒する酵素タンパクも多数
である。これらの構造・機能や相互作用が実際の細胞現場での主役であり、この研究な
しに生命の基本原理を解き明かすことはできない。タンパク質の総体を研究するプロテ
オミクスも重要なもう一本の柱である。全てのタンパク質とその相互作用を解析すると
いうのは、遺伝子解析と比較して格段にやっかいなことであるのは事実だが、避けて通
るわけにはいかない。またDNAチップの利用によりどのタンパク質が関連ある一群を形
成しているか、あるいはコンピュータを用いたバイオインフォマティクスなど、他の技
術も援用しながら解析していく必要があろう。このような考えから、第2編で「プロテ
オミクス」を、第3編で「バイオインフォマティクス」を取り上げた。さらに第4編で
は産業における展開、医科学における展開、ゲノムバイオロジーとナノバイオテクノロ
ジーなど応用に向けての展開も紹介した。
 科学技術の進歩は時として我々が期待し想像する以上に速い。またゲノミクスの情報
も、毎年指数関数的に増加するのではないかと思われる。しかし本書の内容の幅広さと
深さは、現段階においては最高のものだと自負している。これはまさに優秀な編集委員
のご協力、全執筆者のご努力のお陰である。ここに心から感謝の意を表したい。また本
書の企画から出版まで熱意をもって協力して下さった松風まさみさんはじめ編集企画部
の皆さんにお礼を申し上げる。
                            監修者  今中 忠行

監修者
今中 忠行
京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻教授
編集委員(五十音順)
加藤郁之進
金谷 茂則
北川 正成
菅野 純夫
高尾 敏文
田畑 泰彦
服部 正平
三木 邦夫
タカラバイオ(株)代表取締役社長・バイオ研究所所長
大阪大学大学院工学研究科教授
タカラバイオ(株)ドラゴンジェノミクスセンター副センター長
東京大学新領域創成科学研究科メディカルゲノム専攻ゲノム制御医科学教授
大阪大学蛋白質研究所プロテオミクス総合研究センター教授
京都大学再生医科学研究所生体材料学分野教授
北里大学北里生命科学研究所教授
京都大学大学院理学研究科教授/理化学研究所播磨研究所主任研究員
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構成と内容
目次
○口絵

序 ゲノミクスからプロテオミクスまで―生命現象を理解するために―
 「生物」とは
 遺伝子研究の歴史
 遺伝学・遺伝子工学からゲノミクスへ
 タンパク質研究の歴史
 プロテオミクスの意義

第1編 ゲノミクス
第1章 微生物のゲノム解析  第1節 大腸菌      概要      大腸菌ゲノムデータベース 〜GenoBase,PEC〜      GenoBase      PEC(Profiling of E.coli Chromosome)      その他の大腸菌ゲノムデータベース      今後の展望      最小必須遺伝子群      必須遺伝子,最小必須遺伝子群      最小必須遺伝子群についてのこれまでの研究      系統的,網羅的な欠失株作製による大腸菌必須遺伝子群の同定      マイクロアレイ解析      DNAマイクロアレイ実験      大腸菌(Escherichia coli)におけるDNAマイクロアレイ実験      解析システム      実際の解析例      今後の展望      ゲノム分配のダイナミクス      原核生物の細胞周期      染色体複製      染色体分離      核様体      染色体凝縮因子      染色体の配置      染色体の分配      プラスミドの分配      プラスミド分配遺伝子の起源      大腸菌ゲノムDNA複製系      大腸菌ゲノムの複製起点oriCの構造      複製開始の機構の概要      大腸菌ゲノム複製にかかわるタンパク質      複製開始因子DnaAの構造      複製酵素DNAポリメラーゼIIIホロ酵素の構造      ゲノム複製の制御機構      大腸菌(Escherichia coli)全遺伝子のローンセットと完全欠失株の作製      大腸菌(Escherichia coli)全予測遺伝子クローン作製      大腸菌全遺伝子の網羅的な遺伝子欠失株セット      “KO Collection(Knock Out mutant Collection)”の作製  第2節 枯草菌      枯草菌の特徴      枯草菌ゲノムの特徴      枯草菌ゲノムの機能解析  第3節 放線菌      放線菌Streptomyces属の菌種の性質      Streptomycesのゲノムの特徴      ゲノム比較  第4節 シアノバクテリア      シアノバクテリアとは      シアノバクテリアの分類      ゲノムプロジェクト      シアノバクテリアゲノムの構造      シアノバクテリアの遺伝子      シアノバクテリアのポストゲノム研究  第5節 高度好熱菌Thermus thermophilus HB8のゲノム解析―原子生物学のモデル生物―      ゲノム配列解析      代謝系・制御系の特徴      生き物としての特徴      「原子生物学」時代のモデル生物として  第6節 超好熱菌      Thermococcus kodakaraensis KOD1のゲノム解析      超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensis KOD1      T.kodakaraensisKOD1の全ゲノム解析      T.kodakaraensisゲノムの特徴      T.kodakaraensisの遺伝子破壊(交換)系の構築      Pyrococcus horikoshii OT3およびその他のアーキアのゲノム解析      アーキアゲノム解析の現状      好熱性アーキアのゲノム解析の進展      日本で解析対象とした超好熱アーキア      好熱性アーキアゲノムの全塩基配列決定      塩基配列から見えるゲノム情報      各アーキアのゲノム解析から明らかとなった特長      アーキア間のゲノム比較      ゲノム解析データの利用―新規機能の探索―      ゲノム解析データの利用―機能解析に向けて―      ゲノム解析の今後  第7節 海洋性細菌      深海由来好圧好冷性細菌Shewanella violaceaの全ゲノム解析      高圧と低温環境に適応した微生物      高圧および低温に対する微生物の応答と適応      有用微生物としてのDSS12株      深海由来好冷好圧性細菌S. violacea DSS12株の全ゲノム解析      極限環境に生きる多様なBacillus属関連細菌      極限環境Bacillus属細菌とは      極限環境Bacillus属関連細菌のゲノム解析  第8節 細胞内共生細菌ブフネラ      アブラムシとブフネラの共生      ゲノムサイズと遺伝子数の減少      ブフネラの遺伝子レパートリー      ブフネラの比較ゲノム      変異を蓄積した遺伝子とシャペロニン      絶対共生細菌のゲノムの普遍的特徴      オルガネラのように宿主に組み込まれた細菌  第9節 酵母      出芽酵母のゲノム解析      出芽酵母ゲノム解析計画の意義      出芽酵母ゲノム解析計画はいかにして行われたか      出芽酵母ゲノム解析により得られた知見      個々の遺伝子機能の理解から生命現象のネットワーク構造理解のための      アプローチ      遺伝子機能解析研究のアプローチ      遺伝子発現制御ネットワークの解析      転写制御ネットワークの課題と今後の展望      タンパク質相互作用解析による機能解析      分裂酵母のゲノム解析と展望      染色体地図の作成      分裂酵母全ゲノム塩基配列の決定      タンパク質をコードする遺伝子      転移因子      イントロン      遺伝子重複      RNAをコードする遺伝子      セントロメア      テロメア      他種生物とのタンパク質相同性比較      疾病関連遺伝子      タンパク質ドメインの比較      真核生物と原核生物,単細胞生物と多細胞生物の決定因子      細胞内局在解析      DNAマイクロアレイ      遺伝子データベース      大規模変異株作成計画      メタノール資化性酵母Pichia pastorisのゲノム解析      ゲノムの概要      メタノールでの生育に関与する遺伝子群      pREMI―Zを用いた変異導入法RALFと網羅的遺伝子同定      ゼオシン耐性変異株の取得      メタノール生育不能変異株      ペルオキシソーム分解不能変異株の単離とPAZ遺伝子群の同定      将来の展望  第10節 糸状菌(カビ)ゲノム解析の現状      背景      世界におけるカビゲノム解析の経過      日本における麹菌ゲノム解析への取り組み  第11節 病原性微生物      腸管出血性大腸菌O157(enterohemorrhagic Escherichia coli O157)の     ゲノム解析      大腸菌とその多様性      病原性大腸菌      腸管出血性大腸菌O157堺株のゲノム解析と      非病原性大腸菌K―12株とのゲノム比較      O157の出現過程におけるプロファージの役割      O157の病原性関連遺伝子      腸管出血性大腸菌の多様性      O157菌株間におけるゲノムの多様性      O157 EDL933株のゲノム配列      O157の全ゲノム情報の利用      他の病原性大腸菌のゲノム解析      ビブリオ      ビブリオとは?      コレラ菌      腸炎ビブリオ      ゲノム解析で明らかになったこと      ポストゲノムシークエンス      Clostridium      Clostridiumの一般的性状      Clostridium perfringens strain 13 type Aのゲノムの特徴      C. perfringensの病原遺伝子      Clostridium tetani E88のゲノムの特徴      Clostridiumの代謝の特徴      輸送系      芽胞形成      Clostridiumの菌種間の比較ゲノム      C. perfringensの病原因子の発現調節機構  第12節 細胞性粘菌のゲノム解析      モデル生物としての細胞性粘菌      細菌感染やヒトの疾病のモデル生物としての粘菌      粘菌のゲノム構成      大規模cDNA解析      遺伝子発現プロファイルの解析  第13節 難培養微生物      〜いかにその遺伝情報にせまるか〜      なぜ培養できないか      リボソームDNAは語る      eDNAとメタゲノム      知られざる細菌Symbiobacterium thermophilum 第2章 植物のゲノム解析  第1節 総論      植物ゲノミクス      植物プロテオミクスとメタボロミクス  第2節 イネ      イネゲノムの遺伝解析      イネゲノム塩基配列解読      ゲノム塩基配列中の遺伝暗号の解読:情報科学的手法      ゲノム塩基配列中の遺伝暗号の解読:生物学的手法      イネ発現遺伝子プロファイリングとネットワーク解析による暗号解読      イネプロテオミクス研究の取組み      イネをさらに高品質な食料とするゲノム情報  第3節 シロイヌナズナ      シロイヌナズナのゲノム機能解析      ゲノム構造解析から機能解析へ      ゲノム構造      ゲノム機能解析      ゲノム研究のためのリソース      シロイヌナズナゲノム情報の利用      シロイヌナズナ完全長cDNAエンサイクロペディアの作製と     遺伝子の機能・発現解析への応用      シロイヌナズナ完全長cDNA(RIKEN Arabidopsis Full―      Length cDNA;RAFL cDNA)の収集と機能アノテーション      シロイヌナズナ完全長(RAFL)cDNAマイクロアレイ解析      シロイヌナズナ完全長(RAFL)cDNAのタンパク質機能・構造解析研究への利用      シロイヌナズナ完全長(RAFL)cDNAデータベース 第3章 動物のゲノム解析  第1節 線虫      モデル生物としての線虫C. elegans      ゲノム      遺伝子発現解析      遺伝子機能解析      タンパク質相互作用      統合的データベース      展望  第2節 Drosophila      ショウジョウバエのゲノム科学      ショウジョウバエゲノム配列の完成版      他のショウジョウバエ種のゲノム配列との比較      複雑な遺伝子の構造      マイクロアレイを用いた発現解析      突然変異体の作製      展望      ショウジョウバエのRNAi変異体バンク      ショウジョウバエ遺伝学      RNAi      ハエにおける誘導型RNAi      RNAi変異体バンク  第3節 ゼブラフィッシュのファンクショナルゲノミクス      フォワードジェネティクス:化学変異原を用いた変異生成      トランスジェニックゼブラフィッシュ      cDNAクローニングを基にした発現解析,機能解析      リバースジェネティクス      フォワードジェネティクス:insertional mutagenesis  第4節 ホヤ      なぜホヤのゲノム科学か      ホヤゲノム      ホヤ発生遺伝子の解析      ホヤのゲノム科学:今後の課題と展望  第5節 マウスゲノムとトランスクリプトーム      マウスゲノム      完全長Mouse cDNAプロジェクト      機能ゲノム学に向けての展開  第6節 ラットゲノム解析      ラットゲノム解析の現状      polygenic diseaseモデルの責任遺伝子単離  第7節 ヒトゲノムの現状      ヒトゲノム解析      ヒトゲノム解読の系譜      日本国内におけるヒトゲノム解読      ヒトゲノム解読の技術と工程      ヒトゲノム完成配列の精度と検証      ヒトゲノム完全解読と今後の課題      ヒトゲノムcDNA      cDNAとは      mRNAの精製      ゲノム研究へのcDNAの登場:EST      cDNAプロジェクトの発展:全長cDNA配列決定      FLJ cDNAプロジェクト      cDNAを基盤としたデータベース:Unigene, RefSeq, LocusLink      ヒト・トランスクリプトームの現状      non-protein-coding RNA(ncRNA)      大腸菌人工染色体(bacterial artificial chromosome:BAC)     ライブラリーの構築,利用,保存と配布      BACライブラリーの構築      BACライブラリーの性質      BAC/PACライブラリーの保存,管理      BACライブラリーのスクリーニング      データベース検索によるライブラリーのスクリーニング      BACクローンを用いた遺伝病診断などへの応用      様々な共同研究      BACライブラリー,高密度フィルターそしてクローンの配布  
第2編 プロテオミクス
第1章 タンパク質の検出・同定と一次構造決定  第1節 試料前処理法      タンパク質      二次元電気泳動によるプロテオーム解析法      一次元SDSゲル電気泳動とLC―MS/MS分析装置によるプロテオーム解析法      定量プロテオミクス      ペプチドの抽出・粗精製      組織などの取扱い      抽出      ペプチド画分の濃縮      ペプチドの精製      その他  第2節 微量クロマトグラフィー      システムの概要      LC-MSシステムの実際      大規模プロテオーム解析への適用      LC-MSシステムの課題と展望  第3節 二次元ゲル電気泳動      二次元ゲル電気泳動の開発とその発展      二次元ゲル電気泳動における等電点電気泳動      二次元ゲル電気泳動におけるSDS―PAGE      二次元ゲル電気泳動による定量的解析      二次元ゲル電気泳動による修飾タンパク質の解析  第4節 質量分析      タンパク質解析のためのイオン化法      マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法      エレクトロスプレーイオン化(ESI)法      プロテオミクス研究のための質量分析計      飛行時間質量分析計(time-of-flight mass spectrometer, TOF MS)      直交加速飛行時間質量分析計(orthogonal acceleration TOF MS, oaTOF MS)      四重極質量分析計(quadrupole mass spectrometer, QMS)      イオントラップ質量分析計(ion trap mass spectrometer, ITMS)      フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計      (Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometer, FTICRMS)      タンデム質量分析計(tandem mass spectrometer)  第5節 一次構造決定      化学的方法による一次構造分析      質量分析による一次構造分析  第6節 翻訳後修飾解析      検出,同定,構造決定一般      分子量の測定      精密質量測定による翻訳後修飾構造の解析      タンデム質量分析(MS/MS)による翻訳後修飾構造の解析      プロテアソームの翻訳後修飾の解析      26Sプロテアソーム      26Sプロテアソームの翻訳後修飾と機能      質量分析によるリン酸化タンパク質の解析      MSによるリン酸化ペプチドの検出      実試料でのリン酸化タンパク質解析からリン酸化プロテオーム解析へ      リン酸化―事例2      LC/MS解析によるリン酸化部位の同定      特異的検出法(プリカーサースキャン)によるリン酸化ペプチドの検出  第7節 発現プロファイル解析の基礎技術と方法      二次元電気泳動によるディファレンシャルプロテオミクスと     データベースの構築      二次元電気泳動の再現性      タンパク質染色の定量性と特異性      画像解析による定量的なディファレンシャル解析      定量的な発現プロファイル解析結果のデータベース化      ペプチドの分離:高速液体クロマトグラフィーと     二次元クロマトグラフィー      ペプチド分離用カラム,溶媒と装置      ペプチドの二次元分離システム      その他の注意点 第2章 タンパク質の高次構造決定  第1節 タンパク質の大量発現,精製      タンパク質の発現      目的タンパク質の発現量が少ない      目的タンパク質が不溶性である      封入体からの巻き戻し      タグ      無細胞発現系      翻訳後修飾      膜タンパク質      目的タンパク質の特定法      自動化      大腸菌によるタンパク質の発現・精製      考慮すべき基本的な事項      具体的なタンパク質発現のための手順:配列の解析      実際の遺伝子操作      タンパク質の発現検討      コールドショック発現ベクター      大腸菌のコールドショックレスポンス      大腸菌コールドショック発現系としての利用      コールドショック発現ベクターpCold07とpCold08      コールドショック発現系の発現量      コールドショック発現系の特徴とタンパク質の機能構造解析への有効利用      ヒト遺伝子のcDNAを用いた発現効率の評価      ハイスループット発現解析法による発現テスト      酵母によるタンパク質の発現・精製      Saccharomyces cerevisiaeの場合      Pichia pastorisの場合      バキュロウイルス/昆虫細胞系によるタンパク質の発現,精製とその解析      バキュロウイルス/昆虫細胞系による発現システム      組換えタンパク質の発現・精製・解析      組み換えタンパク質の効率的巻き戻し      インクルージョンボディからの巻き戻しにおける塩の添加効果      変性タンパク質の溶解度      TAPS―sulfonate      TAPS―sulfonateを利用した大腸菌生産システイン含有タンパク質の精製と      巻き戻し      無細胞タンパク質合成システム      無細胞タンパク質合成系の安定化と効率化      mRNAの翻訳促進配列(5´,3´非翻訳配列)のデザインと      無細胞専用発現ベクターの構築      PCR法と組み合わせたHT無細胞タンパク質合成法      全自動タンパク質合成ロボット      膜タンパク質の発現      機能発現に寄与する諸因子      原核生物を宿主とする発現系      真核生物を宿主とする発現系      ミトコンドリア膜タンパク質複合体の機能発現      迅速・大量タンパク質発現装置      RTS(Rapid Translation System)ワークフロー      プロテオエキスパートによる目的遺伝子の最適化      RTS無細胞タンパク質合成      RTS専用反応装置:プロテオマスター  第2節 X線結晶構造解析      タンパク質のX線結晶構造解析      タンパク質の立体構造とX線結晶解析法      X線結晶構造解析      タンパク質の結晶化      結晶化の原理      結晶化に影響を与える要因      結晶化の方法      タンパク質結晶化の自動化      SPring−8におけるタンパク質結晶構造解析      大型放射光施設SPring−8      SPring−8のタンパク質結晶構造解析用ビームライン      構造ゲノム研究に向けたビームライン自動化      タンパク質結晶解析ビームライン(Photon Factory)      ビームライン      その他の情報      実験をするためには      タンパク質結晶X線回折実験における自動化      結晶装填システム      結晶交換ロボット      結晶アラインメント      データ収集ストラテジー      データベース管理とリモートコントロール 将来展望      タンパク質の位相決定法      分子置換法      重原子同形置換法      多波長異常分散法      単一波長異常分散法      直接法      位相決定のためのソフトウエア      結晶構造解析における電子密度修正(density modification)の利用      溶媒平滑化(solvent flattening)      電子密度頻度分布適合(ヒストグラムマッチング)      非結晶学的分子平均化(Non-Crystallographic Symmetry(NCS)averaging)      その他      電子密度修正の実例      分子モデル構築      タンパク質結晶構造の精密化      構造解析における精密化      自動精密化システムLafireの開発      タンパク質複合体の調製と構造      タンパク質複合体結晶の調製      タンパク質複合体結晶構造解析の具体例      超分子の構造      タンパク質と核酸からなる超分子      ウイルス      膜タンパク質複合体      タンパク質複合体  第3節 NMRによる構造解析      NMRによるタンパク質の立体構造解析      NMRによる構造解析のハイスループット化      NMRの高感度化      NMRシグナルの自動帰属      NOEの自動解析と完全自動の立体構造計算      今後の課題      NMRによるタンパク質の高精度・高効率立体構造決定手法(SAIL法)の開発      従来のNMR試料調製段階における技術開発      新規同位体標識技術を導入した試料調製技術の開発      SAILタンパク質―実際の応用へ      今後の展望      NMRによる立体構造解析の最新技術―異方性スピン相互作用利用NMR      序―プロテオミクス解析技術としてのNMR構造解析法      異方性スピン相互作用      タンパク質を弱く磁場配向させる技術      残余双極子効果を利用したタンパク質構造解析  第4節 電子顕微鏡による構造解析      電子線照射による損傷と低温      二次元結晶を用いた電子線結晶解析      らせん対称性を用いたらせん再構成法      タンパク質複合体からの単粒子解析 第3章 タンパク質の機能解析  第1節 機能解析のためのタンパク質の精製      タンパク質の検出      粗タンパク質溶液の調製      溶解度の違いを利用するタンパク質の精製      カラムクロマトグラフィーによる精製      純度と収量  第2節 タンパク質の酵素活性(キネティックス)      酵素の特性と分類      補酵素と補欠分子族      一基質一生成物の酵素反応速度論      酵素作用の阻害      二基質反応      アロステリック酵素  第3節 タンパク質の安定性とフォールディング      タンパク質安定性      タンパク質フォールディング      そして今後の展開  第4節 タンパク質の標識法(GFP標識)      蛍光タンパク質の性質,種類      蛍光タンパク質を用いた目的タンパク質の細胞内局在観察      蛍光タンパク質を用いたタンパク質相互作用解析      蛍光タンパク質を用いたタンパク質の動態解析  第5節 タンパク質の相互作用(方法論として)      表面プラズモン共鳴,カロリメトリー      表面プラズモン共鳴を用いた分子間相互作用の解析      カロリメトリーを用いた分子間相互作用の解析      酵母2ハイブリッド法      酵母2ハイブリッド法(Y2H)の原理      Y2Hの利点と欠点      Y2H法の新潮流      出芽酵母の網羅的Y2H解析      網羅的Y2H解析からの教訓      今後のインタラクトーム解析におけるY2Hの役割      ファージディスプレイ法      繊維状ファージディスプレイシステムと応用例      T7,λファージディスプレイシステムと応用例      タンパク質複合体の解析法:ヒトリボソーム生合成前駆体の解析を例として      リボソームの生合成      ヒトNop56p(hNop56p)複合体のプロテオミクス解析 第4章 プロテオミクスの最新事情  第1節 タンパク質の相互作用解析(細胞への適用例を中心として)      相互作用によるタンパク質機能解析      ポストゲノム・シークエンス時代のタンパク質相互作用      ヒト完全長cDNAからの展開      テクノロジーが大規模化をもたらすのか?      Proteomics研究の目指すもの  第2節 イネゲノム機能解明のためのプロテオーム解析と応用      プロテオーム解析によるイネ・タンパク質の網羅的解析      イネプロテオーム解析技術の特徴      プロテオーム解析による機能性タンパク質の検出  第3節 ラン藻      N末端配列の網羅的なサンプリングとプロテオーム解析      細胞画分のプロテオーム解析      異なる条件下における差異的発現のプロテオーム解析  第4節 シロイヌナズナ      シロイヌナズナゲノム配列の解読とプロテオミクス      シロイヌナズナ・プロテオミクスの現状      葉緑体のプロテオミクス      ミトコンドリアのプロテオミクス      その他のプロテオミクス  第5節 バイオセンサを用いたタンパク質相互作用解析      大規模相互作用マッピングの次に来るもの      リアルタイム解析とバイオセンサ      SPRイメージング      SPRi−タンパク質アレイ  第6節 プロテオミクスの新しいツールとしてのRFHR二次元電気泳動法―大腸菌への適用      二次元電気泳動法の流れ      プロテオミクスにおける二次元電気泳動法の現状      RFHR二次元電気泳動法の概略      RFHR法の特徴      大腸菌プロテオミクスへのRFHR法の適用  第7節 枯草菌関連      胞子タンパク質の一次元電気泳動とLC−MS/MSによる網羅的分析      新規2−ハイブリッドスクリーン法      タンパク質の局在部位の解析      ChIP-on-chip法とゲルシフト解析による制御タンパク質の網羅的解析  第8節 磁性細菌のプロテオミクスとその応用      BMP生成メカニズム解明への戦略      解析の実際      BMP膜局在タンパク質のキャラクタリゼーション      BMPの応用
第3編 バイオインフォマティクス
第1章 データベース  第1節 ゲノムのデータベース      ゲノムデータベース概論      データベースのフォーマット      ゲノムデータベース      遺伝子(cDNA)データベース      タンパク質データベース      機能データベース      その他のデータベース      塩基配列データベースとDDBJ      国際塩基配列データベース      ゲノムデータへの取組み      相互運用性  第2節 タンパク質のデータベース:PDBデータベース      タンパク質立体構造データベースの歴史      wwPDBの設立      PDBデータのXML化と新しい検索システム      二次データベースと解析システムの開発  第3節 遺伝子発現データベース      遺伝子発現データの公開オンラインリソース      遺伝子発現データの公共リポジトリー      遺伝子発現データの標準化MGED:The Microarray Gene Expression Database  第4節 疾患データベース      遺伝病の遺伝子型と表現型のデータベース      多型データベース      MutationView/KMDB  第5節 マイクロアレイ遺伝子発現データベース      MIAME      CIBEX(http://cibex.nig.ac.jp),公共遺伝子発現データベース  第6節 代謝データベース      代謝データベース概観      代謝データベースの機能      二次代謝指向の代謝データベース      代謝データベースの展望 第2章 解析ツール  第1節 バイオインフォマティクス概論      各論  第2節 DNAマイクロアレイ      理研マウスcDNAマイクロアレイ      マウス20組織での組織特異的な遺伝子の解析      代謝経路の再構築解析      パブリックなリソースの重要性  第3節 遺伝子アノテーション      大型ゲノム      繰り返し配列のアノテーション      遺伝子構造のアノテーション      遺伝子機能のアノテーション      その他のゲノム上領域のアノテーション      HAL(Human Annotation Laboratory project)      微生物ゲノムのアノテーション解析ツール      シークエンシング配列の品質管理      フラグメントクローンの結合と編集      ゲノムアノテーション      アノテーションの更新      微生物ゲノムアノテーションのための統合解析環境  第4節 自己組織化マップ(SOM):比較ゲノムと生物多様性研究への新規な情報学的手法      ゲノム配列に潜む生物種に特徴的なサイン(genome signature)      多様な環境に生息する生物種の多様性と系統の解析      発現プロファイルに基づいた細胞状態の視覚化      ゲノム情報解析用のSOMアルゴリズムの詳細  第5節 比較ゲノム(進化)      微生物のゲノム進化解析      微生物ゲノム配列解析の時代      類似性検索によるゲノム間でのオーソログ同定      ゲノム構造の進化      オーソログ同定の妥当性      分子進化速度の比較解析      水平遺伝子移行の検出      ほ乳動物      ゲノム配列のアラインメント      比較に基づく遺伝子予測 第3章 シミュレーションおよび知識発見  第1節 電子カルテからゲノムカルテへ      電子カルテの定義,目的,現状      ゲノムカルテ      ゲノムカルテの病因解明への応用  第2節 E-Cell      方法      シミュレーション結果      展望  第3節 Genomic Object Netによるパスウェイの表現とシミュレーション      Genomic Object Net v.1.0  
第4編 応用─産業・医科学における展開
第1章 産業における展開  第1節 ケモ・バイオインフォマティクスと創薬研究      医薬品リード探索におけるHTSとコンビケムの役割      医薬品リード探索におけるHTSの課題      医薬品リード探索におけるHTS前のプレスクリーニングについて      期待の大きなstructure base screeningについて      今後を展望して  第2節 タンパク質の相互作用解析による創薬標的探索      相互作用解析の手法      網羅的解析の例と相互作用データベース      酵母ツーハイブリッド解析サービス      ヒトタンパク質の大規模ネットワーク解析      創薬標的探索への応用      酵母ツーハイブリッド法による相互作用解析の問題点  第3節 創薬研究におけるプロテオミクス      要約      新薬発見までの過程      ゲノム情報を有効利用するには?      新薬開発の最重要課題      ボトルネックの解決策  第4節 アミノ酸生産菌のゲノミクスと育種への応用      アミノ酸発酵の歴史      アミノ酸生産菌のゲノミクス      ゲノム科学を応用した「ゲノム育種」  第5節 酢酸菌      酢酸菌の形質転換      酸化発酵のゲノム研究      セルロース合成のゲノム研究      酢酸菌ゲノミクス・プロテオミクスの将来像  第6節 放線菌(二次代謝産物生産における遺伝子情報の活用)      Streptomycesゲノムにコードされる二次代謝産物生成に関与する遺伝子群      ゲノム情報から生産される二次代謝産物の構造予測  第7節 畜産,食品の例      乳酸菌のゲノム解析について      乳酸菌とは      Lactococcus lactis subsp. lactis IL1403のゲノム解析と     同菌種のゲノムの特徴      乳酸菌の全ゲノムシークエンシングの現状      乳酸菌ゲノム解析の将来      ビール酵母      塩基配列決定およびドラフトゲノム構築      ゲノム解析      糸状菌(カビ)ゲノム情報の産業利用      糸状菌(カビ)と産業との関係      カビゲノムの産業応用事例 第2章 医科学における展開  第1節 薬理ゲノミクスによる創薬ターゲット探索研究      薬理ゲノミクスの誕生と展開      薬理ゲノミクスの歴史的背景      ゲノム創薬ターゲットバリデーション      トランスクリプトーム解析による創薬ターゲットバリデーション      メタボローム解析による創薬ターゲットバリデーション      ゲノム創薬インフォマティクス  第2節 LC-MS/MSを基礎とした定量的・機能的プロテオミクス解析      LC-MS/MS法による定量的プロテオミクス      極微流量nano-LC-MS/MSによる機能プロテオミクス  第3節 SNPs      医科学におけるSNPsの応用      ゲノム創薬      オーダーメイド医療      SNP研究の新たな展開      連鎖不平衡とハプロタイプ  第4節 マイクロサテライトマーカーを用いた疾患感受性遺伝子の同定      遺伝マーカー      疾患の遺伝様式      遺伝的相関解析      ゲノムワイドなマイクロサテライトマーカーの設定      ゲノムワイドな遺伝的相関解析  第5節 マイクロシステムとその医科学分野への応用      マイクロシステムの作製技術      マイクロアレイデバイスとその応用      マイクロ流体デバイスとその応用      その他のマイクロシステム  第6節 病態解析へのタンパクレベルでのアプローチ,ゲノム医科学解析      アガロース二次元電気泳動,      高性能液体クロマトグラフィー・イオントラップ質量分析計,      酸化傷害タンパク質検出法を中心にした疾患プロテオーム解析      内分泌疾患のプロテオーム解析例      病態プロテオーム解析が解決するべき今後の課題―機能プロテオミクスの開発  第7節 大規模マウスミュータジェネシスプロジェクト      ミュータジェネシスの歴史      トランスジェニックマウスとノックアウトマウス      順向遺伝学と逆向遺伝学      遺伝子主導ミュータジェネシスとゲノム機能解明      表現型主導ミュータジェネシスとゲノム機能解明      大規模マウスミュータジェネシスの展開      表現型主導優性突然変異体スクリーン      各国の公開プロジェクト      優性変異体と劣性変異体      ENUを用いた遺伝子主導の劣性変異マウス作製 第3章 ゲノムバイオロジーとナノバイオテクノロジー  第1節 マイクロチップ・DNA一分子解析      マイクロチップ・DNA一分子解析技術      マイクロチップを用いたバイオ分析      熱レンズ顕微鏡      イムノアッセイの集積化      細胞実験システムの集積化  第2節 DNAチップ      DNAチップとは      DNAマイクロアレイ      DNAチップ      DNAマイクロアレイおよびDNAチップを用いた遺伝子解析法      DNAマイクロアレイおよびDNAチップを用いた遺伝子変異およびSNP解析      DNAチップを利用したDNA配列の決定法      DNAチップ作成      新しいSNP解析DNAチップ      電気化学アレイ  第3節 プロテインバイオチップ      バキュロウイルスを利用した膜タンパク質の発現と     プロテインチップへの応用      バキュロウイルスへの膜タンパク質の発現      GPCRの再構成系      プロテインチップの開発状況      バキュロウイルスディスプレイのモノクローナル抗体作製への応用      プロテインチップの開発と利用      プロテインチップ実現の可能性      プロテインチップを用いた解析      タンパク質の固定化      ChIP on chip法      DNAチップとその応用      ChIP on chip法の原理と実際      マイクロアレイデータの国際標準化  第4節 マイクロ化学・生化学分析システム(Micro Total Analysis Systems : mTAS)      マイクロマシニング技術とマイクロ流体制御素子      mTASへの取組みの現状      mTASの具体例1:マイクロチップ電気泳動装置      mTASの具体例2:マイクロチップ等電点電気泳動  第5節 マイクロチップテクノロジーとハイスループットスクリーニング      細胞チップによる新機能物質スクリーニング      遺伝子・タンパクチップの新展開      脂質膜チャンバーアレイ  第6節 DNAマイクロビーズテクノロジー      MPSSによる絶対的遺伝子発現プロファイリング      DNAマイクロビーズアレイ技術      MPSSとは      Megacloneの原理      MPSSの原理および解析例      ビーズを用いた計測技術      標識素材としてのビーズ      プローブを固定する担体としてのビーズ  第7節 ナノバイオロジーとナノバイオテクノロジー      「ナノバイオ」というあいまいな言葉      広義のナノバイオテクノロジーに含まれるもの      分子ということ      ナノバイオロジー      ナノバイオにおける日本のオリジナリティーと日本の風土の欠陥      機械的動作とエネルギー      生物分子機械と通常の機械との質的な違い      生物の本質:特異性による隠しエネルギーの利用      ナノバイオマシンの例:転写のナノバイオマシン      転写マシンの中の隠しエネルギー      生体ナノバイオマシンの初期状態への回復      ナノバイオを可能にする技術  第8節 バイオベンチャー企業によるゲノム産業創生      ゲノム産業への道      米国バイオベンチャー企業設立の歴史      ゲノム産業の創生      日本もようやく欧米を追撃へ ○学名索引 ○略語索引 ○事項索引 ○監修者・編集委員プロフィール

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