生物は、ゲノムに保持する遺伝子の構成を変えると同時に、遺伝子産物 の織りなす分子間ネットワークを進化させてきた。ゲノムの変化は、分子 間ネットワークおよびその制御メカニズムのいかなる変化と結びつくのだ ろうか。本研究は、分子間ネットワークの中でも、比較的理解の進んでい る大腸菌の代謝経路を対象とし、この問題に答えることを目指している。

我々は、代謝経路・ゲノム・遺伝子の進化的関係を相互に比較するため に、二つの相異なるグラフ間で局所的に類似する部分クラスターを探索す る計算手法を開発した。ここでグラフとは、代謝経路上の酵素のつながり、 ゲノム上の遺伝子のつながり、遺伝子間のホモロジーによるつながりなど を表すものである。この手法は、まず、両グラフ間で強く類似するクラス ターのコア部分を探し、次に両グラフ上で、そのクラスターを拡大してい く。抽出される類似クラスターの数に関する統計的有意性は、グラフのノー ドをシャッフルすることにより見積もられる。

本手法を、ゲノム塩基配列が全て分かっている大腸菌の代謝経路と配列 類似性の比較に応用した結果、（１）代謝経路上近傍で機能する相同配列 酵素群、（２）対応する各酵素間に相同性がある類似反応経路群、の２つ のタイプの類似クラスターを検出した。特に（１）は、統計的に有意に多 く得られ、遺伝子重複が代謝経路上でも近傍に現れる傾向を示している。 年会では、各クラスターの内容、遺伝子重複との対応、および、本手法で 検出できなかった残りの相同酵素について詳細に報告する。

（第２０回日本分子生物学会年会１９９７年１２月１６〜１９日、京都、２９日 口頭発表）