ゲノム配列情報解析

【書籍の特徴】
・ゲノム配列情報解析に必要な，生物学の知識とプログラミングの技術を同時に記載し，プログラミング言語Pythonの解説も加えた。本書で紹介した手法や解析などの一部は，Pythonを用いることで体験することができる。
・実際の解析の現場で参照するため，ゲノム解析で使われるデータファイルのフォーマットを付録にて解説した。

【各章について】
1章：コンピューターの仕組みを概説し，ゲノム解析に必要な計算機資源の概略を述べる。また，DNAまたはアミノ酸配列をデータベースからダウンロードして，実際に扱う。さらに，圧縮とハッシュやPythonの利用方法，計算量の評価方法についても解説する。
2章：ゲノム配列解析のスタートとなる，DNA配列決定法について解説する。DNA配列決定はDNA 分子の特徴を巧みに利用しているため，前半でDNA・RNAの分子の性質を取り上げ，後半で文字列検索のアルゴリズムを紹介し，ゲノム配列を復元する方法を扱う。
3章：ペアワイズアラインメントについて解説する。その際に必要となる，分子進化学やアミノ酸配列と翻訳についても取り上げ，ペアワイズアラインメントのアプリケーションの実行方法も解説する。アラインメントで広く使われているMAFFTのアルゴリズムも解説する。
4章：解析対象の配列が複数ある場合の，分子系統樹推定方法と，マルチプルアラインメントを解説する。進化距離推定法，分子系統樹再構築法，多重配列アラインメント推定法の順に，さらに分子系統樹を多重配列アラインメント推定に活用する方法も解説する。最後に，反復改善法を解説する。
5章：ゲノム配列情報の意味を解読する方法をいくつか紹介する。特に，ホモロジーサーチ法を解説し，その手法で広く使われているソフトウエアBLASTについて使い方も含めて紹介する。また，遺伝子配列に対し，機能などの情報をつけていくアノテーションには，生物学情報データベースが活用でき，そのデータベースを簡単に紹介する。最後に，実験をもとにした機能解析とのかかわりも紹介する。

【著者からのメッセージ】
本書では、最新のゲノム解析技術について詳しく解説しました。ゲノム解析手法を学びたい生物学・医学の学生と研究者はもちろん、ゲノム解析分野に取り組みたい情報科学の学生・専門家にも役立つ内容となっています。

目次

1.　文字とコンピューター
1.1　コンピューターの仕組み
　1.1.1　ハードウエア
　1.1.2　ソフトウエア
1.2コンピューターにおける文字と符号化
　1.2.1　ビット列と数値
　1.2.2　文字と符号化
　1.2.3　文字フォント
　1.2.4　制御文字
1.3　圧縮とハッシュ
　1.3.1　符号化を利用した圧縮
　1.3.2　圧縮の効率と情報量
　1.3.3　ハッシュ法の利用
　1.3.4　ハッシュ法の注意点
1.4　Pythonの利用
　1.4.1　DNA，RNA，およびアミノ酸配列のデータベースとアクセッション番号
　1.4.2　配列データベースへのアクセス
1.5　計算量の評価
　1.5.1　ランダウの記法
　1.5.2　文字列探索
章末問題
2.　ゲノム配列決定とDNA
2.1　DNAの性質
　2.1.1　核酸塩基
　2.1.2　糖・リン酸バックボーン
　2.1.3　ワトソン・クリック塩基対
　2.1.4　二本鎖DNA
2.2　複製
　2.2.1　DNAの半保存的複製
　2.2.2　岡崎フラグメントとDNA複製の限界
　2.2.3　PCR
　2.2.4　PCR検査
2.3　配列決定
　2.3.1　電気泳動法
　2.3.2　サザンブロッティング
　2.3.3　制限酵素
　2.3.4　マイクロアレイ法
　2.3.5　第一世代シークエンサー
　2.3.6　第二世代（次世代）シークエンサー
　2.3.7　第三世代シークエンサー
2.4　k-mer法
　2.4.1　k-merの例
　2.4.2　k-merのメモリー使用量
　2.4.3　ゲノム中に一度しか現れない単語
　2.4.4　ゲノムサイズ推定
2.5　デノボアセンブリ
　2.5.1　デブラングラフ
　2.5.2　順序
　2.5.3　橋検出とlowlink
　2.5.4　フラーリーのアルゴリズム
　2.5.5　デノボアセンブリソフトウエアの例
　2.5.6　オーバーラップレイアウトコンセンサス法　ほか

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