基因本體論P(yáng)PT課件資料

GENEONTOLOGYOntology:哲學(xué)中稱為本體論/存在論，這里本質(zhì)是指一系列特定的文字可用來形容一些特定的模式、元件或角色，因此在國外的華人生物信息學(xué)家中試譯為語義(學(xué))。GO（geneontology）對(duì)大家而言也許會(huì)是一個(gè)相對(duì)陌生的名詞，但是它已經(jīng)成為生物信息領(lǐng)域中一個(gè)極為重要的方法和工具，并正在逐步改變著我們對(duì)biologicaldata的組織和理解方式，它的存在已經(jīng)大大加快了我們對(duì)所擁有的生物數(shù)據(jù)的整合和利用，我們應(yīng)該逐步學(xué)會(huì)理解和掌握這種思想和工具。眾所周知，sequencebasedbiology中的核心內(nèi)容即是對(duì)序列的Annotation（注釋），其中主要包含structuralannotation和functionalannotation，前者涉及分析sequence在genome中的locus以及exon，intron，promoter等的location，而后者則是推斷序列編碼產(chǎn)物的功能，也正是所著重探討的。應(yīng)該說，這二者是相互關(guān)聯(lián)的。隨著多種生物genome的相繼解碼，同時(shí)大量ESTs以及geneexpressionprofiledate的積累，使得annotation的工作量和復(fù)雜度大大增加。然而另一方面，大多數(shù)基因在不同真核生物中擁有共同的主要生物功能，通過在某些物種中獲得的基因或者蛋白質(zhì)（sharedprotein）的生物學(xué)信息，可以用以解釋其他物種中對(duì)應(yīng)的基因或蛋白（especiallyincomparativegenomics）。由于這些繁復(fù)的功能信息主要是包含在積累的文獻(xiàn)之中，如何有效的提取和綜合這些信息就是我們面臨的核心困難，這也是GO所要著力解決的問題。。通過建立一套具有動(dòng)態(tài)形式的控制字集（controlledvocabulary），來解釋真核基因及蛋白在細(xì)胞內(nèi)所扮演的角色，并隨著生命科學(xué)研究的進(jìn)步，不斷積累和更新。一個(gè)ontology會(huì)被一個(gè)控制字集來描述并給予一定的名稱，通過制定“本體”ontologies并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法及自然語言處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理的專家系統(tǒng)控制到目前為止，GeneOntologyConsortium（GO的發(fā)起組織）的數(shù)據(jù)庫中有3大獨(dú)立的ontology被建立起來：biologicalprocess生物過程molecularfunction分子功能cellularcomponent細(xì)胞組分而這三個(gè)ontology下面又可以獨(dú)立出不同的亞層次，層層向下構(gòu)成一個(gè)ontologies的樹型分支結(jié)構(gòu)?？梢哉f，GO是生物學(xué)的統(tǒng)一化工具。GeneOntology使用OxfordDictionaryofMolecularBiology(1997)中的定義，在分選時(shí)還要參考SWISS-PROT,PIR,NCBICGAP,EC…中的注釋。建立起來的標(biāo)準(zhǔn)不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)（這是GOC所一直強(qiáng)調(diào)的）自然也不規(guī)定每個(gè)研究者必須遵循這套控制字集系統(tǒng)。所采用的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)(dynamicstructure)使用DAGs(DirectedAcyclicGraphs)方式的network，將每一個(gè)ontology串連起來，形成樹狀結(jié)構(gòu)（hierarchicaltree），也就是由前面所說的“isa”和“partof”兩種關(guān)系。WhatisGO?StructureofGOWhatistheGeneOntology?Setofbiologicalphrases(terms)whichareappliedtogenes:proteinkinase蛋白激酶

Apoptosis

細(xì)胞凋亡

Membrane細(xì)胞膜

WhatistheGeneOntology?Genesarelinked,orassociated,withGOtermsbytrainedcuratorsatgenomedatabasesknownas‘geneassociations’orGOannotationsSomeGOannotationscreatedautomaticallygene->GOtermassociatedgenesGOannotationsGOdatabasegenomeandproteindatabasesWhatistheGeneOntology?AllowsbiologiststomakeinferencesacrosslargenumbersofgeneswithoutresearchingeachoneindividuallyGOstructureGOisn’tjustaflatlistofbiologicaltermstermsarerelatedwithinahierarchyGOstructuregeneAGOstructureThismeansgenescanbegroupedaccordingtouser-definedlevelsAllowsbroadoverviewofgenesetorgenomeGOstructureGOtermsdividedintothreeparts:cellularcomponent細(xì)胞成分molecularfunction分子功能biologicalprocess生物學(xué)過程CellularComponentwhereageneproductacts內(nèi)膜嵴細(xì)胞外部膜

CellularComponent醣蛋白脂類結(jié)合成磷脂親水區(qū)橫跨膜的CellularComponentEnzymecomplexesinthecomponentontologyrefertoplaces,notactivities.MolecularFunctionactivitiesor“jobs”ofageneproductglucose-6-phosphateisomeraseactivityMolecularFunctioninsulinbindinginsulinreceptoractivity胰島素胰島素受體

胰島素受器結(jié)合

胰島素受體活性

MolecularFunctionAgeneproductmayhaveseveralfunctions;afunctiontermreferstoasinglereactionoractivity,notageneproduct.基因的產(chǎn)品可能有多種功能，一個(gè)功能術(shù)語指的是一個(gè)單一的反應(yīng)或活動(dòng)，而不是基因產(chǎn)物。Setsoffunctionsmakeupabiologicalprocess.一系列功能產(chǎn)生一個(gè)生物過程BiologicalProcessacommonlyrecognizedseriesofeventscelldivisionBiologicalProcesstranscriptionBiologicalProcessregulationofgluconeogenesis糖質(zhì)調(diào)節(jié)BiologicalProcesslimbdevelopment肢體發(fā)展OntologyStructureTermsarelinkedbytworelationshipsis-a part-of OntologyStructurecellmembranechloroplastmitochondrialchloroplastmembranemembraneis-apart-of細(xì)胞膜葉綠粒

線粒體膜

葉綠體膜

細(xì)胞OntologyStructureOntologiesarestructuredasahierarchicaldirectedacyclicgraph(DAG)有向非循環(huán)圖Termscanhavemorethanoneparentandzero,oneormorechildrenOntologyStructurecellmembranechloroplastmitochondrialchloroplastmembranemembraneDirectedAcyclicGraph(DAG)-multipleparentageallowedAnatomyofaGOterm（GO節(jié)點(diǎn)解剖）id:GO:0006094name:gluconeogenesisnamespace:processdef:Theformationofglucosefromnoncarbohydrateprecursors,suchaspyruvate,aminoacidsandglycerol.[http://cancerweb.ncl.ac.uk/omd/index.html]exact_synonym:glucosebiosynthesisxref_analog:MetaC