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公開番号2025042596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2024152452
出願日2024-09-04
発明の名称情報処理方法、情報処理装置、及びプログラム
出願人国立大学法人大阪大学
代理人個人,個人
主分類G16B 20/00 20190101AFI20250319BHJP(特定の用途分野に特に適合した情報通信技術)
要約【課題】未知の酵素遺伝子についても、その酵素反応及び代謝産物を推定することが可能な情報処理方法等を提供する。
【解決手段】コンピュータが、複数の基質に対応する複数の酵素反応と、それぞれの酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せのリストを作成する。そして、コンピュータは、生物が有する酵素遺伝子に関する情報と、前記酵素遺伝子による酵素反応により生成された代謝産物に関する情報とを取得し、前記リストの中から、取得した前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の基質に対応する複数の酵素反応と、それぞれの酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せのリストを作成し、
生物が有する酵素遺伝子に関する情報と、前記酵素遺伝子による酵素反応により生成された代謝産物に関する情報とを取得し、
前記リストの中から、取得した前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記酵素反応の基質特異性を変更して前記酵素反応が生じる基質の種類を追加し、
前記酵素反応と、追加した基質に対して前記酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せを含む前記リストを作成する
処理を前記コンピュータが実行する請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項３】
前記酵素遺伝子に関する情報から予測された酵素反応に対応するＥＣ番号（Enzyme Commission numbers）に基づき、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項４】
前記生物が有する酵素遺伝子に関する情報は、前記生物のゲノムデータを含み、
複数の生物のゲノムデータを取得し、
取得した複数のゲノムデータに対してパンゲノム解析を行って、前記生物のそれぞれについて、複数の酵素遺伝子の有無を特定し、
前記複数の生物における前記複数の酵素遺伝子の有無に基づいて、注目すべき遺伝子を特定し、
特定した前記注目すべき遺伝子のＥＣ番号を推定し、
推定したＥＣ番号に基づき、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項３に記載の情報処理方法。
【請求項５】
前記代謝産物に関する情報は、前記代謝産物の精密質量を含み、
前記代謝産物の精密質量に基づき、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項６】
前記代謝産物に関する情報は、前記代謝産物のマススペクトルを含み、
前記代謝産物のマススペクトルに基づき、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項７】
前記代謝産物のマススペクトルと、前記リスト中の推定代謝産物のマススペクトルとの類似度を算出し、
算出した類似度に基づいて、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項６に記載の情報処理方法。
【請求項８】
前記代謝産物に関する情報は、クロマトグラフ質量分析装置による分析で得られた保持時間を含み、
代謝産物の化学構造を表す情報を入力した場合に推定保持時間を出力するように学習された学習モデルに、前記リスト中の推定代謝産物の化学構造を表す情報を入力して、前記推定代謝産物の推定保持時間を取得し、
取得した前記推定代謝産物の推定保持時間と、前記代謝産物の保持時間との差異を算出し、
算出した差異に基づき、前記リストの中から前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理を前記コンピュータが実行する請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項９】
制御部を有する情報処理装置であって、
前記制御部は、
複数の基質に対応する複数の酵素反応と、それぞれの酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せのリストを作成し、
生物が有する酵素遺伝子に関する情報と、前記酵素遺伝子による酵素反応により生成された代謝産物に関する情報とを取得し、
前記リストの中から、取得した前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
情報処理装置。
【請求項１０】
複数の基質に対応する複数の酵素反応と、それぞれの酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せのリストを記憶部に記憶し、
生物が有する酵素遺伝子に関する情報と、前記酵素遺伝子による酵素反応により生成された代謝産物に関する情報とを取得し、
前記リストの中から、取得した前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、情報処理方法、情報処理装置、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
微生物が有する酵素遺伝子は、新たな化学反応を触媒できる可能性のある遺伝子資源である。微生物を利用するためには、微生物がどのような酵素遺伝子を有するのか、微生物が有する酵素遺伝子がどのような反応を触媒してどのような代謝産物を産生するのかを把握する必要がある。特許文献１では、物質を合成する代謝に関連する文献を好適に検索できる技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、生体内の代謝経路（反応化合物、反応元化合物、及び酵素）の情報に基づいて、その代謝経路に関連する酵素、遺伝子、微生物に関する文献を文献データベースから効率よく検索することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－８２０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、既存の文献からの検索を効率よく行うことができるが、検索対象は既知の酵素遺伝子及び代謝産物に限られる。微生物が有する酵素遺伝子の多くは、機能が解明されていない未知の酵素遺伝子であり、各酵素遺伝子の酵素反応による代謝産物の多くは、構造が解明されていない未知の代謝産物であり、このような酵素遺伝子及び代謝産物については検索対象とならない。従って、未知の酵素遺伝子及び代謝産物については、その機能及び構造を解読することは難しく、現状では、微生物が有する酵素遺伝子を十分に有効利用できていないという問題がある。
【０００５】
本開示は、未知の酵素遺伝子についても、その酵素反応及び代謝産物を推定することが可能な情報処理方法等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】
【０００６】
本開示の一態様に係る情報処理方法は、複数の基質に対応する複数の酵素反応と、それぞれの酵素反応により生成されると推定される推定代謝産物との組合せのリストを作成し、生物が有する酵素遺伝子に関する情報と、前記酵素遺伝子による酵素反応により生成された代謝産物に関する情報とを取得し、前記リストの中から、取得した前記酵素遺伝子及び代謝産物に適合する酵素反応及び推定代謝産物の組合せを特定する処理をコンピュータが実行する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様にあっては、未知の酵素遺伝子についても、その酵素反応及び代謝産物を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
情報処理装置の構成例を示すブロック図である。
酵素反応－推定代謝産物ＤＢのレコードレイアウトの一例を示す説明図である。
酵素反応－推定代謝産物ＤＢの作成処理手順の一例を示すフローチャートである。
酵素遺伝子及び推定代謝産物のペアの推定処理手順の一例を示すフローチャートである。
酵素遺伝子及び推定代謝産物のペアの推定処理の説明図である。
検証処理の説明図である。
検証処理の説明図である。
学習モデルの構成例を示す説明図である。
実施形態２の酵素遺伝子及び推定代謝産物のペアの推定処理手順の一例を示すフローチャートである。
実施形態２の処理の検証結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示の情報処理方法、情報処理装置、及びプログラムについて、その実施形態を示す図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、微生物が有する酵素について、その酵素反応及び酵素反応による代謝産物を推定する構成を例に説明する。しかし、本実施形態の構成は、微生物に限定されず、動物又は植物が有する各種の酵素についても同様に適用することができる。即ち、動物又は植物が有する酵素についても、その酵素反応及び酵素反応による代謝産物を推定する構成とすることができる。
【００１０】
（実施形態１）
微生物が有する酵素遺伝子について、その酵素反応及び酵素反応による代謝産物を推定する情報処理装置について説明する。図１は情報処理装置の構成例を示すブロック図である。情報処理装置１０は、種々の情報処理及び情報の送受信が可能であり、例えばパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ワークステーション又はタブレット端末等で構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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