ゲノム解析ソフトウェアサイト

メニューバーは、IMCの各機能を起動します。

多くの機能は、メニューバーのメニューとツールボックスのアイコンの両方をもち、いずれも同等の動作をします。

メニューバー以外にもメニューをもつものがあります。

レーン上やフィーチャーレーンのフィーチャー上などから独自のメニューを表示し、予め選択された範囲に対する限定されて機能を実行することができます。

Feature Keyの種類

属性

IMCが独自に設定しているフィーチャーキーがあります。

独自フィーチャーキーは、フィーチャーの描画や編集を制御するために存在しています。

独自フィーチャーキーを一括取り除く機能もあります。

Qualifierの種類と役割について説明します。

GenBank / EMBL / DDBJの国際塩基配列データベースの規約において、Qualifierの使用規則が定められていますが、IMCでは独自のQualifierをも追加して、有用な機能を実現しています。IMCが独自のQualfierを設定している理由は、GenBank / EMBL ファイルに直接制御データを記述し、利用者が配列ファイルの取り扱いが簡単になるためです。

上記規約で取り決められたQualifier

IMCが独自に追加したQualifier

/genomemap=

/new=

/update=

Featureの属性を示すQualifierの表示方法や編集方法に関する情報を提供しています。

以下はFeatureに記述されているQualfierの値の表示方法を２つを表しています。

ゲノム配列上におけるフィーチャーの位置にかんする説明。

制限酵素やPCR増幅によるフィーチャーの断片化について説明します。

PCRやライゲーションによるフィーチャーの合成を説明します。

フィーチャーフュージョン機能は、2つの同一positionにある同一Feature Keyに属するフィーチャーを1つに融合する機能です。融合されるそれぞれのフィーチャーに記録されていたQualifierは融合されたフィーチャーのQualifierとしてどちら側のQualifierも同等に保持されます。

この機能により、同一のフィーチャーに対して別々に付けられた複数のアノテーションを簡単に1つにまとめることができます。

フィーチャー演算子は、同一Feature Keyに属する２つの互いにオーバーラップするフィーチャーの論理演算を行い、新たなフィーチャーを生成する機能です。

上図の上下矢印がオーバーラップするフィーチャーで、中央の分割された矢印が演算生成されたフィーチャーです。

個々のフィーチャーにリンクし、その可視化ツールを起動できるのは以下のものがあります。

• 分子立体構造ファイルとその可視化ツール、
• 文献ファイル（pdf)とPDF表示ツール

個々のフィーチャーへのマッピング

フィーチャーやフィーチャー範囲の塩基配列やアミノ酸配列を選択してファイルとしてエキスポートすることができます。

Feature Export機能には、以下があります。

• Export Feature (CSV)…-> CSV形式でフィーチャーと配列をエキスポートします。
• Export Feature & Sequence (DDBJ)… DDBJ形式でフィーチャーと配列をエキスポートします。
• Export Feature (BED)… -> BED形式でフィーチャーをエキスポートします。

この他に、検索機能の結果をファイル出力する機能を使用すると、実質上、フィーチャーのエキスポートとなります。

• Feature Key Search　結果ダイアログからのエキスポート
• Keyword　Search　結果ダイアログからのエキスポート
• Classification Search 結果ダイアログからのエキスポート

配列レーンには、現在ロードされている塩基配列ファイルの塩基および、もしそこがコーディング領域である場合はアミノ酸配列がそれぞれストランド別に表示されます。

配列レーンはフィーチャーマップのどの位置にも配置することができます。必要であれば2個以上の配列レーンを１つのフィーチャーマップ上に配置できます。

塩基4種類とアミノ酸20種類はそれぞれ個別に異なるカラーで表示することができます。

描画カラーおよびフォントサイズの変更は、フィーチャーセッティングのSequence Lane タブペインで行います。

アミノ酸1文字コードをコドンのどの位置に置くかを変更することができます。

スタートコドン候補やストップコドンの位置を示す矩形をフレーム表示領域に表示できます。

フォントタイプの変更はできません。

• 上図は、Forward StrandにあるCDS、rRNA、tRNAを3フレーム表示にした フィーチャーレーン のサンプルです。
• フィーチャーレーン設定ダイアログ からは以下の機能が実行できます。
• 表示フィーチャーキー（複数）選択、ストランド選択、配置方法（Six Lane, Three Lane, Two Lane, One Lane, Pack)、表示鎖変更(Forward, Reverse, Both)、エクソン 表示方法変更、配置密度、レーンの高さ変更、オフセット 変更。

コンテント・プロファイルレーンは、塩基組成などの数値をスライディングウィンドウ手法を用いて、それらのプロファイルを表示するためのレーンです。

コンテント・プロファイルレーンに表示できる登録済プロファイルは以下の通りです。

• GC Content
• AT Content
• A Content
• C Content
• G Content
• T Content
• GC Skew
• AT Skew
• Cumulative GC Skew
• Cumulative AT Skew
• Fickett
• Import Map Data

Navigation Laneは、Feature Map全体の鳥瞰地図を表示し、スライダでFeature Mapの表示位置を移動することができます。

• ナビゲーションレーン設定ダイアログから変更可能な項目は以下の通りです。
• 表示対象フィーチャー（複数）選択可能。ストランド選択(Forward, Reverser, Both)、配置方法選択（Six Lane, Three Lane, Two Lane, One Lane, Pack)、間引き設定変更。

• 制限酵素レーン設定ダイアログから変更可能な項目は以下の通りです。
• レーン高さ、セット切替、制限酵素リストの絞り込み（認識配列長、パリンドローム性、末端形状（Blunt, Sticky)、DAM/DCM、対象配列の切断箇所数、制限酵素の選択。

• Frame Laneは6個のフレーム別にストップコドンが連続して出現しない領域を表示するレーンです。
• 6個のフレーム毎にストップコドンからストップコドンまでが指定コドン数以上ある領域を示します。
• ストップコドンの存在しない領域を右クリックして、新規フィーチャーとして登録できます。

局所ゲノム再配置マップレーン（LGRMレーン）は、局所ゲノム再配置マップをメインフィーチャーマップ上に　描画するためのレーンです。

2株の近縁株の間の塩基単位での変異を表示します。

このレーンには、変異リストダイアログが連動しています。

実装エディション

IMCGE, IMCAE, IMCDS, GT

発現プロファイルレーンは、タイリングアレイやRNA-Seqによる発現データをグラフ表示するためのレーンです。

実装エディション

IMCAE, IMCDS, GT

メインフィーチャーマップには複数の発現プロファイルレーンを登録・表示でき、１つのフィーチャーマップ上に登録・表示できるレーン数には制限がありません。

表示レーン数が多くなると縦スクロールする必要があります。

レーンはゲノム位置に依存する発現量を棒グラフあるいは折れ線グラフで表示できます。

レーン毎に表示や計算の設定を変えることができます。

ゲノム配列やアミノ酸配列ファイルを保存します。

外部からデータをインポートし、配列上にマッピングします。

配列からデータを抽出し、外部にエキスポートします。

1つの形式から別の形式へデータを変換します。

• メインカレント配列に登録されているフィーチャーキー数をカウントしリストを表示します。
• 検索対象のフィーチャーを複数選択可能で、検索範囲を限定可能です。
• 検索結果画面ではフィーチャーキー別の個数・配列上の位置・塩基長・遺伝子名・塩基配列・デスクリプションへのボタン・アノテーションへのボタンがリストされます。
• CDSではアミノ酸配列、＋鎖ー鎖のみの選択、一括削除、コドン表、連番付加、FusionPCR、などの操作が可能です。
• 行をクリックすると、メインフィーチャーマップはそのフィーチャーの位置を表示します。
• CSV/FastA/GenBankフォーマットでのファイル出力が可能です。

• キーワードを入力して注釈を検索する機能です。対象フィーチャーキーを複数選択可能です。
• キーワードは複数指定可能でキーワード間の論理演算はAND/OR/NOTの選択が可能です。
• 検索範囲をCDS領域、Inter Genic領域の別に限定可能です。検索結果画面ではフィーチャーキー別の個数・配列上の位置・塩基長・遺伝子名・塩基配列・デスクリプションへのボタン・アノテーションへのボタンがリストされます.
• CDSではアミノ酸配列の週出、＋鎖ー鎖のみの表示選択、一括削除、コドン表の表示、検索されてフィーチャーへの連番付加、FusionPCR機能へのリスト転送、などの操作が可能です。
• 結果リストの行をクリックするとメインフィーチャーマップはそのフィーチャ―位置のマップを表示します。
• CSV/FastA/GenBankフォーマットでのファイル出力ができます。
• Qualifier一括削除も実装されています。

• 登録されている配列パターンを複数選択して、カレント配列中に存在するパターンを検出します。
• 検索時にパターンを新規入力して検索することも可能です。検索範囲指定可能で、検索対象ストランド，も指定できます。
• 1～２文字のミスマッチ検出可能。CDS領域あるいは遺伝子間領域の探索領域も指定可能です。
• CDSの上流・下流指定領域のみの検索可能です。また、複数配列を検索対象として設定可能です。
  検索結果画面では、パターン毎に検出個数、配列上の位置、上流下流の遺伝子を表示可能です。
• また、結果を新規フィーチャーとして自動登録が可能です。
• CSV/FastA形式で結果をファイル出力が可能です。
• 検索結果リストの行をクリックすると、メインフィーチャーマップはそのパターンの位置がマップの中央となるように移動し、配列レーン上の該当するパターン配列がハイライトされます。

• 遺伝子機能コード（コードは任意ですがCOG分類が一般的です）を複数選択して、それらの機能を持つCDSフィーチャーを検索します。
• 検索範囲指定可能で、複数配列を検索対象にできます。
• 検索結果画面からはそれぞれの機能分類毎のCDS数、配列上の位置、ストランド、COGの説明、locus_tag、上流下流の遺伝子、CDSの塩基配列、デスクリプションウィンドウおよびアノテーションウィンドウへのリンクが表示されます。
• アミノ酸配列を別途出力可能です。
• ヒットCDSの一括削除、Fusion PCR, コドン使用頻度表表示が可能です。
• 結果リストの行をクリックするとメインフィーチャーマップはその位置を表示します。
• CSV/FastA/GenBank形式でのリスト出力も可能です。
• 検索されたフィーチャ―だけをカレントマップ上に表示するオプションもあります。

参照ゲノムマップにゲノム塩基配列をロードするだけでBlast検索用データベースが自動的に作成され、そのデータベースに対する相同性（Blast)検索を簡単に実行できます。

相同性検索にはクエリー配列と配列データベースおよび検索プログラムの指定が必要です。

検索を実行するには以下の方法があります。

• クエリー配列を直接入力する
• クエリー配列をペーストする
• ファイルとして保存されているクエリー配列ファイルを参照する
• メインフィーチャーレーン上の１つのフィーチャーを右クリックして、そのフィーチャ―の配列をクエリー配列とする
• 参照フィーチャーマップ上の１つのフィーチャーを右クリックして、そのフィーチャ―の配列をクエリー配列とする
• メインフィーチャーレーンの選択領域（マウスドラッグで選択できます）にあるすべてのフィーチャーの配列をクエリー配列（複数クエリー）とする：GE以上に実装

検索用のデータベースには以下があります。

• カレント参照フィーチャーマップにロードされているゲノム塩基配列（CDS上のアミノ酸配列を含む）
• 登録されているゲノム塩基データベースあるいはアミノ酸配列データベース
• インターネット経由でNCBIの塩基配列データベースあるいはアミノ酸配列データベース

検索プログラムは以下から選択できます。

• BlastN
• BlastP
• BlastX
• tBlastN
• tBlastX

指定されたゲノム領域に存在するフィーチャー全部をクエリー配列として一括大量にホモロジー検索を行います。

IMC E01 制限酵素処理を参照ください。

• メインフィーチャーマップに現在表示されている領域の配列を表示するビューアです。
• ビューア上で表示範囲の変更、逆ストランドの表示・非表示、アミノ酸翻訳の表示・非表示、目盛りの表示方法の変更、1行の表示塩基数を表示できます。
• PDF, PNG, EMFのフォーマットでそれぞれ画像ファイルが出力できます。

ゲノムアノテーション用に用意されたビューア・エディターです。

メインウィンドウから独立したウィンドウです。

ビューア機能

• 主としてCDSに注釈を付加するために使用します。
• ウィンドウは3部分に分かれ、注釈を入力・直接編集できるデスクリプションペイン、相同性検索の結果をCDSフィーチャー自体にリンクさせそれらを表示し、転記できます。
• 配列表示領域には同時に既存をフィーチャーも選択的に表示できます。
• 配列、フィーチャー、目盛りの表示設定は変更できます。
• 表示内容はPDF,PNG,EMF形式で画像ファイル出力可能です。
• このウィンドウからこのフィーチャーをクエリーとする相同性検索も実行でき、結果はただちにリンクされます。

多重リニアゲノムマップビューアは、複数の近縁種ゲノムの遺伝子などのFeatureをゲノム毎に並列に比較描画するビューアで、IMCメインウィンドウにドックインされています。

別名を、リニアゲノムマップビューア、参照ゲノムマップ、参照マップなどと呼んでいます。

ビューアの機能

IMCメインウィンドウからドックアウトし、独立したウィンドウとして、移動やリサイズが可能です。

メインフィーチャーマップと連動させることができます。

多重リニアゲノムマップ上の各CDSフィーチャーからロードされている他の近縁種ゲノムのCDSに対して、相同性検索を実行できます。

遺伝子クラスターアラインメントを実行し、オーソログ遺伝子の近傍のシンテニー保存の様子を可視化することができます。

対応するレファレンスディレクトリーを使用して、ゲノム表示順を変更できます。マップは印刷や画像ファイルとして出力することができます

環状ゲノムマップ（Circular Genome Map）は、同心円上に単一ゲノム染色体あるいは近縁種同士の複数のゲノム染色体からのFeatureやContentおよびゲノム位置特異的な任意の数値データを比較描画する機能です。

それぞれのゲノム染色体の遺伝子等各Featureの分布状態や、塩基組成の変化などを表示することができます。

配置するFeatureやContentの同心円の順序は任意に変更可能です。

描画パラメータの設定は同心円毎に変更可能です。

環状ゲノムマップの直径や印刷用パラメータの変更も可能です。

環状ゲノムマップの印刷直接印刷以外に、PDF, PNG, EMFの各フォーマットでファイル出力可能です。 

環状ゲノムマップの同心円上に描画される多数のフィーチャーは注釈が存在すれば、その注釈の種類により異なるカラーでそれぞれを分類表示することができます。 

• Circular Feature Lane別のFeature描画独立カラー設定が可能です。
• Feature Key別に異なるカラーで描画します。
• Color Qualifierが設定されている場合に指定カラーでCDS Featureを描画します。
• Classificationコードに指定されたカラーでCDS Featureを描画します。
• EC Nubmerに由来するカラーでCDS Featureを描画します。
• Categoryコードに指定されたカラーでCDS Featureを描画します。
• Blastのスコア範囲に指定されたカラーでCDS Featureを描画します。 

環状ゲノムマップに描画される配列ファイルは、メインカレントディレクトリーに表示されている順序で参照されます。このため、異なる多数の環状ゲノム配列を同一形式で描画することが容易に操作可能です。

環状ゲノムマップ上の一部をクリックすることにより、対応するメインフィーチャーマップの領域を表示させることが可能となっています。

環状ゲノムマップには、その中心に配列ファイル名と総塩基長（単一ゲノム染色体の時）が描画され、また周囲には塩基数目盛が表示されます。

目盛の開始位置塩基も変更可能です。 マップレイアウトは、レイアウトスタイルとして登録可能で、登録された環状ゲノムレイアウトスタイルは後で呼びだすことができます。

• 環状ゲノムマップエディターに類似していますが、比較的小さな環状ゲノムを描画します。
• 環状レーンは同心円状に配置され、１つの同心円上に複数のフィーチャーキーを配置できます。
• ストランド、フレーム別、フィーチャー形状、塗りと枠のカラー指定、枠の太さ、カラー分類法の選択、ラベルの表示・非表示、ラベルとして使用するQualifierの選択、フォントサイズ、２つの同心円のオーバーレイ機能、目盛り間隔を変更できます。
• 設計したスタイルは保存でき、他のプラスミドに適用できます。
• 同心円の順序変更や追加・削除、編集が可能です。
• プラスミドマップはPDF, PNG, EMFの3種の画像フォーマットでファイル出力可能です。

ABI, SCFのキャピラリーシーケンサからの出力ファイルを読み込んだ時に使用されるビューア・エディターです。

塩基配列だけでなく、トレース波形を表示します。

機能

• 複数のファイルを並行表示できます。
• ABI、SCFフォーマットファイルに対応しています。
• メインフィーチャーマップとは別の独立したウィンドウ上に表示されます。
• トレース波形ビューアウィンドウはリサイズできます。
• それぞれの波形の表示位置をドラッグして変更できます。
• トレース波形表示枠の高さを変更できます。
• 塩基別の表示カラーを変更できます。
• それぞれの波形は独立に横スクロールできます。
• それぞれのトレース波形の位置がアラインメントされている場合は、連動横スクロールできます。
• トレース波形の幅と高さをスライダーで自由に変更できます。
• 制限酵素認識部位の検索と、検索後の配列をハイライトできます。
• Trace Mapping　実行結果からも起動できます。

デスクリプションウィンドウは、フィーチャーのQualifierに値を入力・編集するためのウィンドウです。

フィーチャー上の右クリックで起動され、そのフィーチャーのQualifierをすべて編集することができます。

フィーチャーのPositionも変更できます。

フィーチャーが属するFeature Keyも変更可能です。

アミノ酸配列の二次構造などのプロファイルを並列表示するビューアです。個別のプロファイル表示の他に、トータルプロファイルの設計と表示、モティーフの表示などが可能です。

マルチプルアラインメントビューアは、塩基配列やアミノ酸配列のマルチプルアラインメントを表示するためのウィンドウです。

マルチプルアラインメントビューアは、相同性検索結果ダイアログなどから起動することができます。

ビューアの機能

• 分子系統樹を描画する、Phylogenetic Tree　描画ダイアログを起動できます。
• マルチプルアラインメントのシンプルエディターを起動できます。
• アライメント図を印刷できます。アライメントをクリップボードにコピーし、別のソフトウェアで利用できます。
• 1行の表示塩基数、残基数を変更できます。
• 塩基やアミノ酸の表示カラーを変更できます。
• マルチプルアラインメント生成には、CLUSTALWを使用しています。

IMCの制限酵素機能では、元のDNA塩基配列に注釈（Feature)が付加されていれば、その注釈を保持した状態で断片化することができます。

1つのFeatureが制限酵素で分割されてしまう場合には、そのFeature自体は継承されますが、状況によってはFeature Keyが自動的に変更されることがあります。

制限酵素消化断片の末端形状は、正しく保存されます。これにより、断片同士のライゲーションを行う際に、ライゲーション可能か否かをチェックします。

大腸菌において、メチル化部位が制限酵素消化に影響するか否かをチェックすることができます。

よく使用する制限酵素をマイセットとして登録しておくことも可能です。新たに提供された制限酵素を登録したり、使用されなくなった制限酵素を削除することも可能です。

制限酵素の管理

• 部分セット選択、
• 種類による絞り込み
  • 認識塩基数の区別
  • パリンドローム性
  • 平滑・突出末端の区別
  • DAM/DCMの有無
  • 切断箇所数による違い
• 制限酵素リストの別名保存、リスト編集
• 酵素新規登録、酵素編集、酵素削除

制限酵素認識部位の探索機能

• 探索領域選択、
• 認識部位検索、
• 認識部位リスト表示、
• 制限酵素地図表示、
• 複数配列からの一括検索

IMCには種々のPCR Primer設計方法があります。

単純に 配列レーン 上の塩基配列や フィーチャーレーン の領域をドラッグした範囲を プライマー として登録する機能

• 配列レーン 上からのプライマー登録
• フィーチャーレーン 上からのプライマー登録

フィーチャーレーン 上のフィーチャーや選択領域の内外を増幅するプライマーを設計する機能

• フィーチャーレーン の選択したフィーチャーを含むあるい含まれる プロダクト を増幅するための プライマー設計
• フィーチャーレーンの選択したゲノム領域を含むあるいは含まれるプロダクトを増幅するためのプライマー設計

一度に多数の領域を増幅するプライマーを一括して設計する機能（Iterate Design 機能つき：設計できなくなる領域がなくなるまで設計を繰り返す機能です）

• Batch PCR Primer Design ゲノム上の指定した フィーチャーキー をもつ全フィーチャーをすべて増幅するための バッチPCRプライマー設計
• Whole Genome Covering PCR Primer Design 全ゲノムあるいは大きなゲノム領域を PCRプロダクト が重なりを持って完全にカバーする PCRプライマー設計
• Sequencing Primer Design キャピラリーシーケンサ のワンリードでカバーできないDNA断片を シーケンシング するためのPCRプライマー設計

参考

以下は、遺伝子クラスター設計 など複数のDNA断片を一度に クローニング するためのPrimer群を一括設計する機能です。デザインからクローニングまでを実行し、クローニングされた生成物をIMCにロードできます。

• In-Fusion Design Ver.1 : In-Fusion Cloning 用のPrimer設計機能
• In-Fusion Design & Build Ver.2 : In-Fusion Cloning 用のPrimer設計機能
• In-Fusion Design & Build Ver.3 : ベクター配列にインサートするDNA断片をドロップして遺伝子クラスターを設計し、ビルドする機能
• Batch Gene Cluster Design & Build : クラスターを構成する遺伝子セットを置き換えて一括多数の遺伝子クラスターを設計し、ビルドする機能
• Combinatorial Design & Build : 遺伝子クラスター を構成する断片を コンビナトリアル に組合せ設計し、ビルドする機能

IMCのPCR反応機能では、登録されたプライマーセットのプライミング位置をゲノム塩基配列上から探索します。

両方のプライマーがゲノム上にプライミングサイトを持つ場合には、プライマーで挟まれた領域をPCR増幅します。

このとき、アデニンを1塩基突出させることも可能です。これはTAクローニングに使用されます。

テンプレートDNA配列に注釈（Feature)がついている場合は、増幅されたPCR産物にも注釈が継承されます。

複数のテンプレートDNA配列に対して、PCRを実行することも可能です。

PCR産物の配列で一群のコンティグ配列を検索し、PCR産物が2つのコンティグ同士を橋渡しする場合は、そのコンティグ同士を結合して一本の配列にします。

目的と概要

• IMCではライゲーション機能を提供し、注釈付塩基配列を含む様々な塩基配列同士を実際のクローニング実験と同様に結合して、その産物を生成します。すべての注釈はライゲーション産物にも正しく継承され、かつその産物も元の塩基配列と同様にIMCの多くの機能を使って解析することができます。

機能

• 塩基配列同士をその末端形状が相補的に一致する場合は、ライゲートし、１つの塩基配列にします。
• 最大5断片までの塩基配列をライゲーションできます。
• 3断片以上のライゲーションは、IMCGE以上で実行できます。
• 生成可能な全ライゲーション配列を生成できます。
• Version 7.24以降では、ライゲーション産物の完全相補配列を別な生成物としてカウントしています。
• GenBankやEMBL形式の注釈付塩基配列も同様にライゲーションが可能で、それらの注釈はライゲーション生成物に正しく継承されます。
• 塩基配列の末端同士の形状と配列が相補的に一致する場合は、環状塩基配列を生成します。
• 生成されたライゲーション産物における各断片のインサート方向をチェックするために使用できる制限酵素のリストを表示します。
• またそれらの制限酵素を使用した場合のゲル電気泳動パターンを表示します。
• カレントフォルダーにロードされているすべての塩基塩基配列の末端形状を表示します。
• セルフライゲーションにより、環状DNAを生成することもできます。
• PCR産物のT-Aクローニングにも対応しています。
• ライゲーションの前に、各断片の末端形状をみることができます。
• ライゲーション産物のプラスミドマップを描画することができます。この描画では、インサート領域を吹き出しで表現できます
• ライゲーションにより結合された結果は、他の塩基同士の結合と等しい共有結合（リン酸ジエステル結合）となるため、結合後は本来は区別ができません。
• 
• ライゲーション産物として生成される塩基配列は、元の塩基配列と同様に解析することができます。

制限事項

• 現在、6個以上の塩基配列を連結するライゲーションはできません。

アルゴリズム

• IMC上で制限酵素切断された配列には、末端の状態を示す特殊なFeature KeyとQualifierが生成されます。

プラスミドマップの作成については、Plasmid Map Viewerをご覧ください。

DNA配列を制限酵素で消化断片化した場合、PCR増幅した場合、ライゲーションを行った場合には、それらの産物をゲル電気泳動した結果として表示することができます。

DNAフラグメント配列の末端を修飾することができます。

IMCが現在提供している末端修飾機能は以下の通りです。

分子生物学的処理

• 平滑化（T4 DNA Polymeraseによる平滑化、Mung Bean Nucleaseによる平滑化）
• リン酸化
• 脱リン酸化
• PCR産物へのアデニン突出

非分子生物学的処理

• チミンが突出した配列の作成（T-Vector)
• 制限酵素認識配列の付加

ライゲーションなどにより、インサートされるDNA断片の両端が同じ制限酵素で切断された場合や、平滑末端を持つ場合は、インサートの向きを知るために最適な制限酵素候補をゲル電気泳動図で表示します。

ゲノム設計機能では、相同組換したい領域とインサート配列から、相同組換用のホモロジーアームを設計します。

この機能を使用して、設計されたホモロジーアームを持つインサート配列配列をゲノムに組換します。

コーディング領域（CDS）のコドン組成、アミノ酸組成表を出力します。

カレント配列ディレクトリーにロードされた注釈付き配列ファイルに対してこの解析を実行できます。

Genome Analysis　メニューにある「Show Codon Usage…」機能は、現在ロードされている配列中に同定されているすべてのCDSの個々のアミノ酸組成、コドン組成を出力するだけでなく、全CDSトータルのアミノ酸組成、コドン組成も出力できます。

Statistics機能でも、スタートコドンの種類をCDS別に出力します。

コドン置換機能「Change Codon」では、指定されたCodon Usageファイルに従って、コドンの組成を置換できます。

IMCでは、シンプルなORF候補抽出機能を提供しています。

カレント塩基配列の6個のフレーム上で、ストップコドンから次のストップコドンまでの領域で指定した塩基長以上を有するものを抽出します。

ORF候補は、CDSへ変換し、アミノ酸翻訳を行うことも可能です。

ORF候補領域が他のORF候補領域を包含する場合は、より塩基長の大きいのものを採用できます。

IMCでは、このほかに外部コマンドとして、Gene FindingプログラムであるAugustusおよびMetaGenomeAnnotatorを起動し、その結果を取り込むことができます。

また、Glimmerなどの遺伝子同定プログラムの出力結果をインポートして、カレント配列上にマッピングすることができます。

カレント塩基配列上のCDSフィーチャーの塩基配列をアミノ酸翻訳します。

カレント配列上の全CDS、選択された領域上のCDS,1個のCDSについて翻訳範囲を指定することができます。

各コドンは指定されたGenetic Tableに従って翻訳されます。

遺伝子のアミノ酸配列の二次構造をプロファイルとして表示する機能です。

アルファヘリックス、ベータシート、ターンなどの構造や、親水性指標、疎水性指標、表面性、チェーン柔軟性、などのプロファイルを並列に表示できます。

また、それらの指標を線形結合した総合指標を自由に作成することができます。

ゲノムアノテーションを行うためのツール群です。

主として、以下のソフトウェアが使用されます。

多くのソフトウェアは、Linux上で動作するため、Windowsで利用する際には、外部サーバなどを用います。

また、WindowsのLinuxエミュレータを使用することにより、Windows PCローカル環境でも利用することができます。

• CDS同定用ソフトウェア
• rRNA同定用ソフトウェア
• rRNA同定用ソフトウェア
• モティーフ同定ソフトウェア
• その他

ゲノムアノテーションを全自動で行う機能です。

アノテーションを行うゲノム塩基配列を登録すると、そのゲノム配列へのアノテーションを全自動で行います。

実行前に使用する同定ソフトウェアや使用する配列データベースを選択することができます。

ゲノムアノテーション処理は計算量が多く、長時間がかかる場合が多いため、外部サーバ上でこれを実行し、結果を得ることが広く行われています。

また、ゲノムアノテーションに使用される遺伝子同定ソフトウェアはLinux上で動作するように開発されたものが多く、Windowsでは実行できない場合があります。

このような場合にも、外部Linuxサーバ上にそれらのソフトウェアをインストールしておき、アノテーションを行うメリットがあります。

MacOSXは、Linuxベースであるため、それらの同定ソフトウェアはMacのローカル環境でそのまま動作するものが多くなっています。

しかし、この場合も手動アノテーションを並行で行う際には、手動操作が遅くなるおそれがあり、Macの場合でも外部サーバ上でアノテーションを行うメリットがあります。

IMCでは、外部サーバ上にアノテーション用データベースを作成する機能があり、簡単にサーバ上に検索データベースを生成することができます。

IMCに搭載されたアノテーション用の機能を使用して手動アノテーションを行うことができます。

IMCには以下のようなアノテーションツールが用意されています。

• Annotation Window
• Description Window
• Sequence Viewer
• フィーチャーへの連番付加機能
• 不要なフィーチャー・Qualifierの除去機能
• フィーチャー演算子
• バッチホモロジー検索機能
• その他

• この機能は以下のソフトウェア・エディションに搭載されています
  • IMCGEIMCAEIMCDSGenomeTraveler
• 以下のエディションではシングルゲノムマップ（1個のゲノムのみ表示できます）となります。
  • IMCEEIMCSE
• 多重リニアゲノムマップ（Multiple Linear Genome Map）は、近縁種間の複数のゲノム染色体からのFeatureを並列に比較描画する機能です。
• 多重リニアゲノムマップ上の１つフィーチャーを右クリックすることにより、他のゲノム上の全フィーチャーに対するホモロジー検索を実行でき、そのフィーチャーが他のゲノム上に相同な藩列を持つ場合は、相同遺伝子を軸にアライメント表示できます。
• 多重リニアマップからマウス右クリックで「IMC O10 遺伝子クラスターアライメント」を実行することができます。
• PDF, PNG, EMFの各画像フォーマットでファイル出力できます。

• この機能は以下のエディションに実装されています。
  • IMCGE, AE, DS,GT
• 2つのゲノム配列間の相同領域をドットマトリックスで表示します。

• カレントゲノム配列とカレント参照ディレクトリにロードされている１つのゲノム配列を選択して比較します。
• ドットカラーをOverlap塩基長、%Identigyの段階別に設定できます。結果表示画面では、ズーム、シフト、矩形で選択した任意の領域の拡大、ドットカラー設定、ナビゲーションウィンドウ、表示ドット数の制限、フィーチャーキー表示（フィーチャ―マウスオーバーで注釈を表示）が可能です。
• ドット画像は、PDF/PNG/EMF形式でファイル出力可能で、印刷設定も可能です。
• ドットリストはCSV形式でファイル出力可能です。

ベン図（Venn Diagram）は集合論で使用される図で、3個の集合（4集合以上の場合も描画可能ですが、IMCでは3集合以下のみ描画します）間の要素の数の分布を示したものです。

それぞれの集合に属する要素を円内に示し、それらが重なり会う部分を共通要素として示します。

生物学への応用として近縁種ゲノム間の相同遺伝子の数を図示することに使用されます。

グローバルゲノム再配置マップの描画ウィンドウです。上部と下部にそれぞれ互いに近縁なゲノム配列が直線で表現されています。上下の線分を結ぶ多数のカラーの線分は上下のゲノムで互いに相同性の高いものを結んでいます。上下を結ぶ線分のカラーは、相同性の強さの違いを示しています。中央で1点に集まる線分はこの流域が互いのゲノムで逆位になっていることを示します。中央にある小さなウィンドウはナビゲーションウィンドウで全体をズームインした場合にどの部分が表示されているかを示します。上下にあるボタンツールで画面表示や出力を設定できます。

概要と機能

近縁種ゲノム間の全長にわたるゲノムリアレンジメントマップをフィーチャーレベルで作成・描画します。

カレントゲノム配列と、カレント参照ディレクトリにロードされている近縁種ゲノム配列のうち選択（複数可）されたゲノム配列の間でペアワイズにゲノム全長を比較します。

核酸配列での比較と、アミノ酸配列での比較が可能です。相同性の判定基準を変更可能です。

アミノ酸配列での比較の場合は、双方のゲノムともCDSが注釈付けされている必要があります。

結果画面からは、縦横ズーム、スクロール、相同ラインのピックアップ、任意のフィーチャ―キーの表示、非相同領域の表示、ナビゲーションウィンドウの表示、が可能です。

結果画像は、PDF/PNG/EMF形式でファイル出力可能です。相同リストはCSV形式でファイル出力可能です。

局所ゲノム再配置マップとは？ 

局所ゲノム再配置マップ(Local Genome Rearrangement Map）は、近縁種を比較する機能の１つです。２つゲノムの間の最大相同性パスに沿った相同性領域の比較を塩基配列やアミノ酸配列レベルでかつそれらゲノム上にある注釈を表示します。

機能と特徴 

基準となるゲノム上に、異なる近縁種ゲノムとの相同領域を検出し、塩基配列およびそれぞれのゲノムのフィーチャーをアラインメントした局所的ゲノム再配置マップを描画します。この機能を、ローカルゲノムリアレンジメントマップと名付けています。

2種の近縁種間の全体にわたり、かつ局所的なゲノムリアレンジメントマップを作成・描画します。 

基準ゲノムに対して、比較対象としての近縁種のゲノム全域を写像します。 

2種のゲノム間のゲノム全域にわたり、塩基配列レベルでの相同領域を表示します。 

コーディング領域においては、対応するアミノ酸残基をアラインメント表示します。

アミノ酸残基の不一致個所をリスト表示し、そのリストの各不一致個所をクリックすることにより、対応する位置にマップを移動できます。 

一致部位と残基のリストをCSVファイル出力可能です。

リストは再ロード時に、再現表示されます。相同領域においては双方のゲノムのフィーチャーとその位置をアラインメント表示します。 

基準ゲノムとの相同性がない領域については、比較対象ゲノムのフィーチャーは表示されません。

これは、LGRMが基準ゲノムに対して比較対象ゲノムを写像するという原理から、写像されない領域すなわち、比較対象ゲノムから欠失した領域として判断されます。

解析結果は基準ゲノムのGenBank形式ファイルとして保存および再参照可能です。 

LGRM表示設定をレイアウトスタイル(LGRMレーン）として登録可能です。

LGR Mapレーンはメインフィーチャーマップの任意に位置に配置設定できます。塩基配列とアミノ酸配列の比較表示をカスタマイズできますLGRMでは通常の配列レーンをLGRM用に読み替えて使用されます。

複数の注釈つきゲノム塩基配列ファイルから、それぞれのゲノムに存在するCDSに注釈つけられたEC番号の対照リストを表示します。

• 注釈にEC番号が付加されていない塩基配列は解析できません。
• 解析対象ファイルのFeature中のEC番号を抽出します。
• EC番号の昇順に存在リストを作成します。
• GenBank/EMBL形式ファイルを2個以上指定します。
• EC_Number Correspondence Tableウィンドウが表示されます。
• この内容をCSV形式ファイルでファイル出力できます。

遺伝子クラスターアラインメントは、複数の近縁種ゲノムの１つの遺伝子に着目し、その近傍（上流にN個の遺伝子範囲、下流にN個の遺伝子範囲）を含めて、近縁種ゲノムとの間の相同性の有無を調べ、BBHがある場合には相同遺伝子同士を帯で結合表示するものです。

相同性スコアにより、結合帯の描画カラーを変更できます。

アラインメントの表示は、レファレンスフィーチャーマップ（マルチプルゲノムビューア）を使用します。

各ゲノムは、個々に左右にスクロール可能です。

全体をズームすることが可能です。

ゲノムの表示順を変更すると、クラスタリングが終了してしまいます。

印刷は、Printボタンを使用します。このペインはドックアウトできます。

パンゲノムからコアゲノムを抽出します。

具体的には近縁種ゲノム集団から、共通遺伝子を抽出します。

解析結果をファイルに保存することが可能です。

一旦IMCを終了後で、このファイルをロードし、コアゲノム解析を続行することができます。

集団が大きい場合は計算時間がかかります。その場合は、コア数の多い計算機で実行することを推奨します。

実装エディション：IMCGE,AE,DS

変異点解析は近縁種ゲノム（パンゲノム）間の変異点を塩基単位で検出します。

• カレントゲノム配列を基準として、カレント参照ディレクトリにロードされているゲノム配列から複数を選択し比較できます。
• ゲノム配列は遺伝子抽出されCDSフィーチャーが登録されている必要があります。
• 変異塩基をレファレンスフィーチャーマップ上に表示できます。
• 検出部位をCDS上あるいは遺伝子間領域のどちらかに設定できます。
• 遺伝子間領域の場合は精度が落ちます。
• 検出判定基準については、%IdentityおよびOverlap率を変更できます。
• 解析結果画面には変異塩基のリストが表示され、表示項目はゲノム配列別に変異塩基、変異位置、gene name, ocus-Tagとなります。
• 結果はCSV形式でファイル出力できます。メモリーサイズを増やすと、解析可能なパンゲノムサイズも大きくなります。
• 集団が大きい場合は計算時間がかかります。その場合は、コア数の多い計算機で実行することを推奨します。

実装エディション：IMCGE,AE,DS

EST(cDNA)マッピングとは、EST(cDNA)塩基配列ファイルを、参照ゲノム塩基配列上にその相同性を利用してESTが由来するゲノム位置を同定し、その位置にEST(cDNA)フィーチャーを登録する機能です。

ESTライブラリーによっては、局所的に冗長度が高く、ゲノム上の同一部位に多数のESTフィーチャーがマッピングされる場合があります。

このような局所的に冗長度の高いESTマッピング結果をフィーチャーマップ上に描画するために、Pack Laneというフィーチャーレイアウト機能があります（詳細は、FLS:Feature Layout Style, Pack Laneを参照ください）。

ESTマッピングには、2種類あります。

• カレントメインフィーチャーマップに表示されている塩基配列上にマッピングする方法
• 複数のゲノム塩基配列を指定して、指定された複数の塩基配列ファイルにマッピングする方法

トレース波形マッピングは、キャピラリーシーケンサーからのトレース波形データを由来するゲノム塩基配列上にマッピングする機能です。

トレース波形ビューアを使用すると、アラインメントされたトレース波形を閲覧することができます。

gbSNPやjSNPの変異データを対応するゲノム塩基配列上にマッピングする機能です。

アミノ酸配列を参照ゲノム塩基配列上にマッピングし、新規フィーチャーとして登録します。

指定したアミノ酸配列（複数可能）を、現在フィーチャーマップとして表示されている参照ゲノム上にマッピングし、ヒットしたエントリーを新規フィーチャー（mRNAなど）として登録します。

マッピングには、tBlastNのアルゴリズムが使用されます。

マッピング結果は、3タイプに分類されます。

1. 入力アミノ酸が、完全に参照ゲノム塩基配列にマッチした場合
2. 入力アミノ酸が、不完全に参照ゲノム塩基配列にマッチした場合
3. 入力アミノ酸配列が、まったくマッチしない場合

前者2タイプの結果は、参照ゲノム上に新規フィーチャーとして登録することができます。たとえば、完全マッチ配列を、mRNAフィーチャーとして登録し、不完全マッチ配列は、miscRNAフィーチャーとして登録することができます。

新規登録されるフィーチャーの任意のQualifierに同一のValueを設定できます。また、Qualifier /locus_idに指定した接頭文字と、任意の桁数をもち、任意の数値から開始される連番を登録することができます。

イントロンをもつ真核生物の場合は、エクソン・イントロン領域を識別してマフィーチャー登録されます。

イントロンの最大塩基長を制限できます。

アレイ解析を実行する前に、対象ゲノム塩基配列に対して、タイリングアレイプローブをマッピングし、各プローブのゲノム上の位置と情報をフィーチャーとして登録しておく必要があります。

アレイの発現データは、プローブ毎に得られるため、発現ファイルをロードすると、個々の発現量情報は、各プローブのフィーチャー上に転記されます。

注釈付塩基配列ファイルにプローブを貼り付ける機能です。注釈付塩基配列ファイルにプローブを貼り付ける機能です。

プローブファイルを読込、カレントゲノム配列上の由来する位置にマッピングすることができます。

ゲノム上の位置情報が存在する場合は、各プローブの位置情報を基に対応するゲノム位置にプローブフィーチャーを貼り付けます。

位置情報が存在せず、プローブの塩基配列のみが与えられている場合は、プローブ塩基配列の相同性によりマッピングを行います。

現在マッピングできるプローブは以下のアレイメーカーのものです。

• Affymetrix
• Agilent
• Nimblegen

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

タイリングアレイ発現データファイルやNGSのRNA-Seqファイルをインポートし、アレイ解析に使用できるようにします。

インポートできる発現データファイル数には制限がありませんが、一度の操作でインポートできるのは10ファイルまでです。

この機能を実行する前に、プローブマッピングを実行しておく必要があります。

ゲノム塩基配列ファイルをロードし、プローブファイルをマッピングし、発現データファイルをインポートする一連の処理をバッチ処理として登録し、バックグラウンドで実行できます。

プローブ毎の発現量は、メインフィーチャーマップのアレイプロファイルレーン上に棒グラフあるいは折れ線グラフで表示できます。

同時に表示するレーン数には制限がありませんが、レーン数を多くするとそれだけ多くメモリーを消費します。

発現プロファイルレーンはメインフィーチャーマップ上にいくつでも表示することができます。

また、その位置関係を上下に自由に移動できます。

クローニング操作により、発現プロファイルをもつゲノム配列が消化切断、増幅、ライゲーションなどされた場合は、その領域に属する発現プロファイルも継承されます。

この機能は以下のソフトウェア・エディションに搭載されています

IMCAE, IMCDS, GenomeTraveler

発現プロファイルレーン上では以下の操作を実行できます。

• レーンスタイルの設定
• カラーデータのインポート
• カラーデータのクリア
• 発現プロファイルのCSV形式ファイル出力
• プロファイルの拡大

発現プロファイルデータの補正を行う機能です。

データ補正機能には以下があります。

• MM Subtraction from PM:　PM - MM処理
• Quality Trimming: データ品質によるカット
• Saturation Trimming: 飽和データ処理
• Global Rank Trimming: 全域順位トリミング
• Global Rate Trimming: 全域比率トリミング
• Base Window Rank Trimming: 塩基数ウィンドウ内順位トリミング
• Probe Window Rank Trimming: プローブ数ウィンドウ内順位トリミング
• Probe Window Rate Trimming:プローブ数ウィンドウ内比率トリミング
• Border Line Trimming: 発現強度による上下カット
• Base Window Rate Trimming: 塩基数ウィンドウ内比率トリミング
• R-I Conversion:R-I変換
• Level Conversion: 発現強度変換
• TrimmedMean: トリム平均値変換
• Trimmed Median: トリム中間値変換

これらのデータ補正は、複数の補正項目を自由な順序で実行するパイプライン処理を行います。

これらのデータ補正の適用状態は、

発現データファイル毎にリスト表示できます。

これらのデータ補正の結果の補正値の統計数を発現データファイル毎にリスト表示できます。

データ補正前と補正後の発現量の分布をグラフ表示することができます。

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

タイリングアレイは、遺伝子より短いプローブで遺伝子上や遺伝子間にほぼ等間隔で複数個のプローブが設計されます。

また、計測される一次データは、各プローブ毎の発現量となります。

このため、１つの遺伝子上に着目すると、そこには複数のプローブと複数の発現量が得られます。

この機能は、遺伝子上に配置されたプローブの発現量を遺伝子の発現量に変換するものです。

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

アレイ間の四則演算を実行し、その結果をプロファイルレーンに表示します。

最大3アレイ間の演算が可能です。

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

発現プロファイルからピーク検出を実行します。

検出結果はピークリストダイアログにリスト表示されます。

リストはCSVファイルとしてファイル保存できます。

リストをクリックすると、メインフィーチャーマップがその位置を中央に表示するように自動スクロールします。

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

任意のアレイ間の発現量の相関をプロットします。

• X-Yプロット表示
• R-Iプロット表示

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

遺伝子発現量のクラスタリングを行います。

クラスタリングの結果は、デンドログラムおよびヒートマップとして表示できます。

この機能は以下のエディションで実行できます。

AE, DS, GT

遺伝子レベルのデザインについて

• 遺伝子クラスターをアライメントする機能
  • Gene Cluster Alignment
• Gibson Assembly, In-Fusionなどを利用した、遺伝子クラスター構築用プライマー自動デザイン機能
  • Cluster Designer

• Combinatorial Clusterを自動設計する
  • Combinatorial Designer

遺伝子クラスターが正しく設計されていかを検査する機能です。

• 宿主の組成にあった遺伝子組成、コドン組成を持っているか
• スタートコドン、ストップコドンは正しいか
• 必要な配列があるか
  • 制限酵素認識部位
  • RBS
  • Homology Arm
• 不必要な配列がないか
  • 制限酵素認識部位

• カレント配列を全フィーチャーを含めて、それまでの逆相補鎖を順鎖とする配置に変換し、フィーチャーマップも逆相補鎖を順鎖にして転回し、表示されます。
• 逆相補鎖変換された配列はその状態でファイル出力できます。
• ツールボタンは逆相補鎖ボタンのトグル表示となり、もう一度実行すると元の鎖に戻ります。

OGAB法でクラスターを再構築するための遺伝子クラスター配列断片化設計を行います。

実行や表示などのオプションパラメータ設定を行うダイアログです。

iSpiderは、外部の塩基配列やアミノ酸配列データベースサーバから必要な配列データファイルをダウンロードするツールです。

予め、外部サーバとそこから取得する配列データの情報を登録しておくことにより、簡単に最新の配列データをダウンロードし、所定のディレクトリーに保存することができます。

手動ですぐにダウンロードを実行することが可能ですが、実行する日時を指定してその時刻に自動的にダウンロードすることも可能です。

正規表現で、複数のファイルを指定することが可能であるため、場合によってはかなり多数のファイルをダウンロードすることになります。

外部サーバの規約に従って、サーバにあまり負荷をかけないよう設定を行ってください。

TaxiSpiderは、iSpiderの姉妹ツールです。

塩基配列ファイルやアミノ酸配列ファイルへの全索引を指定したサイトからダウンロードするツールですが、それらの配列索引を1つの大きなTaxonomy Tree状のデータベースに格納していくことに特徴があります。

ダウンロードされた配列データはそのTaxonomy情報に従って、Taxonomy Treeの該当する枝上に格納されます。

ただし、ローカルに非常に大きなディスクスペースを必要とします。

2018年12月現在、47GBのディスクスペースが必要です。

ARMは、代謝パスウェイのエディター・ビューアです。

アトムトレース機能があり、炭素、酸素、硫黄原子を追跡することができます。

ソース化合物からターゲット化合物までのすべてのシングルパスウェイを探索することができます。

ただし、化合物や反応のデータが古いため、最近のパスウェイは含まれていませんが、化合物や反応を追加登録することが可能です。

探索されたパスウェイをカンバス上で、自動的に結合し、合成パスウェイを描画することができます。

オリジナルな機能に、以下の新しい機能も追加されています。

メタボローム解析などから得られる化合物別の量的データをインポートし、各化合物の上に系列表示（棒グラフ）できます。

また、トランスクリプトーム解析から得られる酵素遺伝子の発現量データをそれぞれの反応上に系列表示（棒グラフ）できます。

ARMは、東京大学（現国立遺伝学研究所）の有田さんが開発したソフトウェアです。

対話型のARMインターフェイスです。

ARMのシングルパスウェイ探索機能を対話形式で実行できます。

ARMは、東京大学（現国立遺伝学研究所）の有田さんが開発したソフトウェアです。

NGSのペアドエンドReadをフラグメントに変換します。

GenBank GBFF Expanderは、多数のゲノム配列を含むNCBIのGBFF形式のファイルを個々のゲノム配列に展開し、そのTaxomyに従って、ツリー上のディレクトリーに配置するツールです。

TaxiSpiderのプロトタイプとなった機能です。