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パスウェイ情報を中 心とした KEGG/GenomeNet Webサービス
パスウェイ情報を中⼼心とした KEGG/GenomeNet Webサービスの紹介 統合データベース講習会：AJACS千⾥里里 奈奈良良先端科学技術⼤大学院⼤大学 武藤 愛[email protected] 2015/6/16@⼤大阪⼤大学吹⽥田キャンパス⼯工学研究科C3棟5階サントリーメモリアルホール Table of Contents ¤ GenomeNet/KEGGの概要説明 ¤ ブラウザを使ったGenomeNet/KEGGの利利⽤用法 -GenomeNet実習 bfind, bget, LinkDB -KEGG実習（KEGG PATHWAYを中⼼心に） KEGG Mapper, Blast KOALA GenomeNet ¤ ゲノム情報を基盤とした新しい⽣生命 科学研究と創薬・医療療・環境保全へ の応⽤用を推進するためのインター ネットサービス ¤ KEGGを主とするデータベース群と、 それらを利利⽤用した解析を⾏行行なうため の計算ツール群からなる KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes ) ¤ 分⼦子レベルの情報から細胞、個体、 エコシステムといった⾼高次⽣生命シス テムレベルの機能や有⽤用性を理理解す るためのリソース ¤ 遺伝⼦子や化合物などの⽣生体関連物質 のデータベースと、それらをつなぐ ネットワークのデータベースからな る KEGG 提供ツール 提供ツール KAAS GENIES etc. データ間をリンクす ることによって⽣生命 現象に多⾯面的にアプ ローチ e-ZYME PathPred SIMCOMP KEGGのシステム情報 ¤ PATHWAY-パスウェイマップ ¤ BRITE-機能階層・オントロジー ¤ MODULE-機能ユニット ¤ Mapper-PATHWAY/BRITE/MODULE へのマッピングツール ¤ Atlas-Global mapのviewer KEGG PATHWAY ⽣生命システムに関する分⼦子間ネット ワーク図のデータベース ¤ 1. 代謝系 ¤ 2. 遺伝⼦子制御系 ¤ 3. 環境シグナル ¤ 4. 細胞プロセス ¤ 5. ⽣生体システム ¤ 6. 疾患 ¤ 7. 薬剤開発 KEGG PATHWAY KEGG PATHWAY ¤ 箱：遺伝⼦子 丸：化合物 ¤ ⽮矢印： 代謝系では代謝反応 それ以外の系ではリン酸化、活 性化など様々なタイプがある KEGG ORTHOLOGY (KO) ¤ オーソログ遺伝⼦子 種分岐によって⽣生じた⽣生物間で対応する遺伝⼦子で、配列列相同性を持ち、同⼀一 の ⽣生物学的機能を持っていると考えられる遺伝⼦子。オーソログ遺伝⼦子を⾒見見つ けることは機能アノテーションを⾏行行う上で重要 KEGG ORTHOLOGY (KO) ¤ KOを介してシステム情報へマッピング ただ似ているだけでなく、双⽅方向ベストヒットである遺伝⼦子がオーソログ の関係にある可能性が⾼高い KEGG PATHWAY ¤ リファレンスパスウェイ KOと化合物のネットワークであるリファレンスパスウェイを基に、⽣生 物 種毎のパスウェイが作られる まずはゲノムネットにアクセスしましょう ¤ http://www.genome.jp/ja/ GenomeNet http://www.genome.jp/ja/ ¤ ⽣生命情報データベース ¤ データ解析⽤用計算ツール 実習１： bget/bfindで検索索してみましょう ¤ bget: GenomeNetのデータベースエントリーID検索索 ¤ bfind: GenomeNetのデータベースに対するキーワード検索索 ページ上部のテキスト検索索ボックスに、好きなキーワードを⼊入れて検索索 してみる。DB名:エントリーID という形式で⼊入⼒力力するとbgetモード（例例 eco:b0002）、それ以外では、bfindモードで検索索が⾏行行われる(例例 Histidine kinase, Cyanamide等)。 bfindで”cytochrome”を検索索した結果 ¤ キーワードがヒットする全てのエントリが表⽰示される データベース名 エントリー 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう http://www.genome.jp/ja/ 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう http://www.genome.jp/linkdb/ 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう http://www.genome.jp/linkdb/ 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう http://www.genome.jp/linkdb/ 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう http://www.genome.jp/linkdb/ 実習2： LInkDBでID対応表を取得しましょう ¤ 遺伝⼦子IDとPfam IDの 対応表が取れる 次はKEGGにアクセスしましょう ¤ http://www.kegg.jp/ja/ 解析の流流れ ¤ あなたの持っているデータはどのデータですか？ 遺伝⼦子情報 化合物・反応情報 解析の流流れ ¤ ゲノム配列列が解読されている ⽣生物種の場合 KEGG ORGANISMS ¤ KEGGにゲノムが登録されている⽣生物種には３⽂文字の⽣生物種 コードが与えられている ヒトの３⽂文字コード：hsa 実習３: KEGG Mapperを⽤用いた パスウェイ再構築 実習３: KEGG Mapperを⽤用いた ⽣生物種３⽂文字コード パスウェイ再構築 IDの種類を選択 遺伝⼦子や化合物のID 塗りつぶし⾊色,線の⾊色 実習３: KEGG Mapperを⽤用いた パスウェイ再構築 ¤ 結果 指定した⾊色でオブ ジェクトが塗られて いる 実習３: KEGG Mapperを⽤用いた パスウェイ再構築 ¤ 例例題 ある研究チームは、⼤大腸菌K-12株の遺伝⼦子「dapA」⾼高発現下で 細胞のL-リジン⽣生産量量が上がることを発⾒見見した。 この結果を説明する代謝経路路をKEGG mapperを⽤用いて検索索せよ。 ⾃自動アノテーションシステム ¤ KAAS input: ⼤大規模シーケンスによって得られた⽣生物種のアミノ酸配列列 や塩基配列列 output: 配列列名とKOの対応表、PATHWAYマップ ¤ KOALA KAASと同様にアミノ酸配列列や塩基配列列にKOをアサイン SSEARCHを利利⽤用。KEGG内部でKOのアサインにはKOALAを利利⽤用 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション及pathway再構築 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ 今回はこちらから リンク先を全選択してコピペ 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ 今回はこちらから 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ 今回はこちらから Buchneraで検索索して数字を クリック 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ 少し待っている と画⾯面が⾃自動で 切切り替わる query IDs Assigned KOs 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ Reconstruct Pathway をクリッ ク 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ AssignされたKOが載ってい るpathway⼀一覧 実習4: BlastKOALAを⽤用いた ⾃自動アノテーション ¤ AssignされたKOに相当する遺伝⼦子産 物のノードが⾊色付けされている