Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
КЕГГ
База данных KEGG logo.gif
Содержание
ОписаниеРесурс биоинформатики для расшифровки генома.
ОрганизмыВсе
Контакт
Исследовательский центрКиотский университет
ЛабораторияKanehisa Laboratories
Основное цитированиеPMID  10592173
Дата выхода1995 г.
Доступ
Интернет сайтwww .kegg .jp
URL-адрес веб-службыREST см. KEGG API
Инструменты
ИнтернетKEGG Mapper

KEGG ( Киотская энциклопедия генов и геномов ) - это собрание баз данных, касающихся геномов , биологических путей , болезней , лекарств и химических веществ . KEGG используется для биоинформатических исследований и образования, включая анализ данных в геномике , метагеномике , метаболомике и других омических исследованиях, моделирование и симуляцию в системной биологии , а также трансляционные исследования в разработке лекарств .

Введение [ править ]

Проект базы данных KEGG был инициирован в 1995 году Минору Канехиса , профессором Института химических исследований Киотского университета , в рамках осуществлявшейся тогда Японской программы генома человека . [1] [2] Предвидя потребность в компьютеризированном ресурсе, который можно использовать для биологической интерпретации данных последовательности генома , он начал разработку базы данных KEGG PATHWAY. Это коллекция нарисованных вручную карт путей KEGG, представляющих экспериментальные знания о метаболизме и различных других функциях клетки и организма.. Каждая карта пути содержит сеть молекулярных взаимодействий и реакций и предназначена для связывания генов в геноме с продуктами генов (в основном белками ) пути. Это позволило провести анализ, называемый картированием путей KEGG, при котором содержание гена в геноме сравнивается с базой данных KEGG PATHWAY, чтобы изучить, какие пути и связанные с ними функции, вероятно, закодированы в геноме.

По словам разработчиков, KEGG - это «компьютерное представление» биологической системы . [3] Он объединяет строительные блоки и схемы соединений системы - точнее, генетические строительные блоки генов и белков, химические строительные блоки малых молекул и реакций, а также схемы соединений молекулярных взаимодействий и реакционных сетей. Эта концепция реализована в следующих базах данных KEGG, которые подразделяются на системные, геномные, химические и медицинские. [4]

  • Системная информация
    • ПУТЬ - карты путей для клеточных и организменных функций
    • МОДУЛЬ - модули или функциональные единицы генов
    • BRITE - иерархическая классификация биологических объектов
  • Геномная информация
    • ГЕНОМ - полные геномы
    • ГЕНЫ - гены и белки в полных геномах
    • ОРТОЛОГИЯ - ортологи группы генов в полных геномах
  • Химическая информация
    • СОЕДИНЕНИЕ, ГЛИКАН - химические соединения и гликаны
    • REACTION, RPAIR, RCLASS - химические реакции
    • ENZYME - номенклатура ферментов
  • Информация о здоровье
    • БОЛЕЗНИ - болезни человека
    • НАРКОТИКИ - одобренные препараты
    • ЭНВИРОН - сырые лекарства и вещества, связанные со здоровьем

Базы данных [ править ]

Информация о системе [ править ]

База данных KEGG PATHWAY, база данных схем подключения, является ядром ресурса KEGG. Это набор карт путей, объединяющих множество объектов, включая гены, белки, РНК, химические соединения, гликаны и химические реакции, а также гены болезней и мишени для лекарств, которые хранятся в виде отдельных записей в других базах данных KEGG. Карты путей подразделяются на следующие разделы:

  • Метаболизм
  • Обработка генетической информации ( транскрипция , трансляция , репликация и репарация и т. Д.)
  • Обработка информации об окружающей среде ( мембранный перенос , передача сигнала и т. Д.)
  • Клеточные процессы ( рост клеток , гибели клеток , клеточные мембраны , функция и т.д.)
  • Органические системы ( иммунная система , эндокринная система , нервная система и т. Д.)
  • Болезни человека
  • Разработка лекарств

Раздел метаболизма содержит эстетически нарисованные глобальные карты, показывающие общую картину метаболизма, в дополнение к обычным картам метаболических путей. Глобальные карты с низким разрешением могут использоваться, например, для сравнения метаболических возможностей различных организмов в исследованиях геномики и различных образцов окружающей среды в исследованиях метагеномики. Напротив, модули KEGG в базе данных KEGG MODULE представляют собой локализованные электрические схемы с более высоким разрешением, представляющие более узкие функциональные единицы в пределах карты путей, такие как подпути, сохраненные среди определенных групп организмов и молекулярных комплексов. Модули KEGG определяются как характерные наборы генов, которые могут быть связаны с конкретными метаболическими возможностями и другими фенотипическими особенностями, чтобы их можно было использовать для автоматической интерпретации данных генома и метагенома.

Еще одна база данных, дополняющая KEGG PATHWAY, - это база данных KEGG BRITE. Это онтологическая база данных, содержащая иерархические классификации различных объектов, включая гены, белки, организмы, болезни, лекарства и химические соединения. В то время как KEGG PATHWAY ограничивается молекулярными взаимодействиями и реакциями этих сущностей, KEGG BRITE включает в себя множество различных типов отношений.

Геномная информация [ править ]

Спустя несколько месяцев после начала проекта KEGG в 1995 году был опубликован первый отчет о полностью секвенированном бактериальном геноме. [5] С тех пор все опубликованные полные геномы накапливаются в KEGG как для эукариот, так и для прокариот . База данных KEGG GENES содержит информацию на уровне генов / белков, а база данных KEGG GENOME содержит информацию на уровне организма для этих геномов. База данных KEGG GENES состоит из наборов генов для полных геномов, и гены в каждом наборе снабжены аннотациями в форме установления соответствия схемам соединений карт путей KEGG, модулей KEGG и иерархий BRITE.

Эти соответствия производятся с использованием концепции ортологов . Карты путей KEGG составлены на основе экспериментальных данных на конкретных организмах, но они разработаны для применения и к другим организмам, поскольку разные организмы, такие как человек и мышь, часто имеют общие пути, состоящие из функционально идентичных генов, называемых ортологичными генами или ортологи. Все гены в базе данных KEGG GENES сгруппированы в такие ортологи в базе данных KEGG ORTHOLOGY (KO). Поскольку узлам (генным продуктам) карт путей KEGG, а также модулям KEGG и иерархиям BRITE присваиваются идентификаторы KO, соответствия устанавливаются после того, как гены в геноме аннотируются идентификаторами KO с помощью процедуры аннотации генома в KEGG. [4]

Химическая информация [ править ]

Карты метаболических путей KEGG составлены для представления двойных аспектов метаболической сети: геномной сети, показывающей, как кодируемые геномом ферменты связаны, чтобы катализировать последовательные реакции, и химической сети, как химические структуры субстратов и продуктов трансформируются в результате этих реакций. [6] Набор генов ферментов в геноме будет идентифицировать сети ферментативных отношений при наложении на карты путей KEGG, которые, в свою очередь, характеризуют сети трансформации химической структуры, позволяя интерпретировать потенциалы биосинтеза и биодеградации организма. Как вариант, набор метаболитовИдентификация в метаболоме приведет к пониманию ферментативных путей и вовлеченных ферментных генов.

Базы данных категории химической информации, которые в совокупности называются KEGG LIGAND, организованы путем сбора информации о химической сети. В начале проекта KEGG KEGG LIGAND состоял из трех баз данных: KEGG COMPOUND для химических соединений, KEGG REACTION для химических реакций и KEGG ENZYME для реакций в номенклатуре ферментов. [7] В настоящее время существуют дополнительные базы данных: KEGG GLYCAN для гликанов [8] и две вспомогательные базы данных реакций, называемые RPAIR (выравнивание пар реагентов) и RCLASS (класс реакции). [9] KEGG COMPOUND также был расширен, чтобы содержать различные соединения, такие как ксенобиотики , помимо метаболитов.

Информация о здоровье [ править ]

В KEGG заболевания рассматриваются как возмущенные состояния биологической системы, вызванные возмущающими воздействиями генетических факторов и факторов окружающей среды, а лекарства рассматриваются как различные типы возмущающих факторов. [10] База данных KEGG PATHWAY включает не только нормальные состояния, но и возмущенные состояния биологических систем. Однако карты путей распространения болезни не могут быть составлены для большинства болезней, поскольку молекулярные механизмы недостаточно изучены. Альтернативный подход используется в базе данных KEGG DISEASE, которая просто каталогизирует известные генетические факторы и факторы окружающей среды болезней. Эти каталоги могут в конечном итоге привести к более полным схемам заболеваний.

База данных KEGG НАРКОТИКОВ содержит активные ингредиенты из одобренных лекарств в Японии, США и Европе. Они различаются по химическим структурам и / или химическим компонентам и связаны с молекулами- мишенями , метаболизирующими ферментами и другой сетевой информацией о молекулярных взаимодействиях в картах путей KEGG и иерархиях BRITE. Это позволяет проводить комплексный анализ взаимодействия лекарств с геномной информацией. Необработанные лекарства и другие вещества, влияющие на здоровье, которые не входят в категорию одобренных лекарств, хранятся в базе данных KEGG ENVIRON. Базы данных в категории информации о здоровье все вместе называются KEGG MEDICUS, что также включает в себя вкладыши. всех препаратов, продаваемых в Японии.

Модель подписки [ править ]

В июле 2011 года KEGG представила модель подписки для загрузки по FTP из-за значительного сокращения государственного финансирования. KEGG по-прежнему доступен бесплатно через свой веб-сайт, но модель подписки вызвала дискуссии об устойчивости баз данных биоинформатики. [11] [12]

См. Также [ править ]

  • База данных сравнительной токсикогеномики - CTD объединяет пути KEGG с токсикогеномными данными и данными о заболеваниях
  • ConsensusPathDB , база данных молекулярных функциональных взаимодействий, объединяющая информацию из KEGG
  • Генная онтология
  • PubMed
  • Uniprot
  • База данных генных болезней

Ссылки [ править ]

  1. ^ Kanehisa M, Goto S (2000). «KEGG: Киотская энциклопедия генов и геномов» . Nucleic Acids Res . 28 (1): 27–30. DOI : 10.1093 / NAR / 28.1.27 . PMC 102409 . PMID 10592173 .  
  2. ^ Kanehisa M (1997). «База данных для постгеномного анализа». Тенденции Genet . 13 (9): 375–6. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (97) 01223-7 . PMID 9287494 . 
  3. ^ Kanehisa МЫ, Гот S, Хаттори М, Аки-Киношита К.Ф., Ито М, Кавасим S, Т Катаям, Араки М, Hirakawa М (2006). «От геномики к химической геномике: новые разработки в KEGG» . Nucleic Acids Res . 34 (Выпуск базы данных): D354–7. DOI : 10.1093 / NAR / gkj102 . PMC 1347464 . PMID 16381885 .  
  4. ^ а б Канехиса М, Гото С, Сато Й, Кавасима М, Фурумичи М, Танабэ М (2014). «Данные, информация, знания и принципы: назад к метаболизму в KEGG» . Nucleic Acids Res . 42 (выпуск базы данных): D199–205. DOI : 10.1093 / NAR / gkt1076 . PMC 3965122 . PMID 24214961 .  
  5. ^ Fleischmann RD, Adams MD, White O, Clayton RA, Kirkness EF, Kerlavage AR, Bult CJ, Tomb JF, Dougherty BA, Merrick JM и др. (1995). «Полногеномное случайное секвенирование и сборка Haemophilus influenzae Rd» . Наука . 269 (5223): 496–512. Bibcode : 1995Sci ... 269..496F . DOI : 10.1126 / science.7542800 . PMID 7542800 . S2CID 10423613 .  
  6. ^ Kanehisa M (2013). «Химическая и геномная эволюция сетей реакций, катализируемых ферментами». FEBS Lett . 587 (17): 2731–7. DOI : 10.1016 / j.febslet.2013.06.026 . hdl : 2433/178762 . PMID 23816707 . S2CID 40074657 .  
  7. ^ Гото S, Т Нисиока, Kanehisa М (1999). «База данных LIGAND по ферментам, соединениям и реакциям» . Nucleic Acids Res . 27 (1): 377–9. DOI : 10.1093 / NAR / 27.1.377 . PMC 148189 . PMID 9847234 .  
  8. ^ Хасимото К, Гото S, S Кавано, Аоки-Киношиты KF, Уэда N, Hamajima М, Кавасаки Т, Kanehisa М (2006). «KEGG как ресурс по информатике glycome» . Гликобиология . 16 (5): 63R – 70R. DOI : 10.1093 / glycob / cwj010 . PMID 16014746 . 
  9. ^ Муто А, Котеры М, Tokimatsu Т, Накагава Z, Гото S, Kanehisa М (2013). «Модульная архитектура метаболических путей, выявленная консервативными последовательностями реакций» . Модель J Chem Inf . 53 (3): 613–22. DOI : 10.1021 / ci3005379 . PMC 3632090 . PMID 23384306 .  
  10. ^ Kanehisa M, Goto S, M Furumichi, Tanabe M, Hirakawa M (2010). «KEGG для представления и анализа молекулярных сетей, включающих болезни и лекарства» . Nucleic Acids Res . 38 (Выпуск базы данных): D355–60. DOI : 10.1093 / NAR / gkp896 . PMC 2808910 . PMID 19880382 .  
  11. ^ Гальперин М.Ю., Фернандес-Суарес XM (2012). «Выпуск базы данных исследований нуклеиновых кислот 2012 года и онлайн-сборник базы данных по молекулярной биологии» . Nucleic Acids Res . 40 (выпуск базы данных): D1–8. DOI : 10.1093 / NAR / gkr1196 . PMC 3245068 . PMID 22144685 .  
  12. Перейти ↑ Hayden, EC (2013). «Популярная база данных растений для взимания платы с пользователей» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2013.13642 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт KEGG
  • Сайт-зеркало GenomeNet
  • Вход для KEGG в изменения текста