<4D F736F F F696E74202D2092B7924A5F835E E8EBF918A8CDD8DEC B835E B835891E3955C934993FC82E88CFB82512E707074>

Size: px

Start display at page:

Download "<4D F736F F F696E74202D2092B7924A5F835E E8EBF918A8CDD8DEC B835E B835891E3955C934993FC82E88CFB82512E707074>"

さやひめい
5 years ago
Views:

1 タンパク質相互作用データベース代表的入り口ーブラウザーの使い方ー東京医科歯科大学生命情報学研究室後期博士課程長谷武志

2 Agenda 1.Introduction 2.PPIデータベースについて 3. ブラウザーの使い方 ( データベース検索 ) 4.PPIデータの入手とグラフ表示ソフト 5.PPIデータベースの応用 ( 解析事例 )

3 Introduction 生物では DNA に蓄えられた情報は RNA を経て実際に生命活動を担う各種タンパク質が作られるそしてタンパク質が相互作用することにより生命の高次の機能特有の躍動は生まれてくるすなわちタンパク質間相互作用 (PPI) の解析は生命秩序の理解へとつながるそしてその秩序の乱れとはすなわち疾患を意味する近年 Yeast Two Hybrid 法により大規模な PPI データが蓄積されてきており研究創薬の為の環境が整いつつある今回は幾つかの代表的な PPI データベースを取り上げ説明を行なう

4 1.Introduction 2.PPI 関連のデータベースについて 3. ブラウザーの使い方 ( データベース検索 ) 4.PPIデータの入手とグラフ表示ソフト 5.PPIデータベースの応用 ( 解析事例 )

5 Web 上で PPI データベースを探すと沢山のデータベースが検索されます ( 資料に主なものの一覧が記載されています ) ここでは PPI データベースについてその簡単な分類説明を行います PPI 研究に有用なデータベース

6 データベースの形式 1 ブラウザーでの利用を想定手軽に使える利点検索結果に対し他のデータベースへのリンクが貼ってあることが多く詳しい情報の入手が容易サイト上でネットワークやパスウェイの図を簡単に見ることが出来るものもあり大変便利欠点融通が利かないことがあります Protein B 調べたいタンパク質 Protein A Protein A Protein C ネットワークの表示ブラウザーで検索

7 データベースの形式 2 データをテキストファイルとして提供融通が利く利点データに対し自分のオリジナルの解析を行なえるグラフ表示ソフトウェアを併用することでネットワークの図を自由に作成することが出来る PPI データベース以外のデータベースと組み合わせることで解析法の幅が広がる欠点自分で色々と手を加える必要があります例 : PPI データ + 細胞内局在データミトコンドリアの PPI データ空間情報!

8 タンパク質間相互作用データベースには大きく分けて実験に基づくデータベース論文の記述からデータを抽出し構築したデータベースの 2 種類が存在実験によるデータ抽出 DIP (Database of Initeracting Proteins) MIPS (munch information center for protein sequences) など論文中の記述からのデータ抽出 BIND (Biomolecular Interaction Network Database) など

9 主な実験法 Yeast two-hybrid (Y2H) 一番良く使用されている免疫共沈降法質量分析

10 注意点 1 PPI データベースには完全にフリーのものアカデミックのみフリーのもの完全に有料のものがあるので利用の際には確認が必要!! 例 : DIP アカデミックのみフリー 2 PPI データベースごとに対象としている生物種が違うので確認が必要またデータベースごとにデータセットの大きさが違うので注意 ( あまり解析が進んでいないものもある ) 例 : DIP 酵母線虫ショウジョウバエ人など PMS ショウジョウバエ

11 PPI 研究に有用なデータベース細胞内局在複合体データベース YEAST GFP FUSION LOCALIZATION DATABASE 細胞内局在 YEAST protein complex database 複合体データベース DNA ータンパク質間相互作用データベース DNA-Protein Interaction Data Base DPInteract タンパク質ドメイン間の相互作用データベース InterDom (Database of Interacting Domains)

12 1.Introduction 2.PPI 関連のデータベースについて 3. ブラウザーの使い方 ( データベース検索 ) 4.PPIデータの入手とグラフ表示ソフト 5.PPIデータベースの応用 ( 解析事例 )

13 ここでは BIND を例として取り上げて具体的なブラウザを使った相互作用データベースの検索法を説明します

14 BIND について 1 BIND は学術文献を基に構築されたデータベースであるタンパク質間相互作用複合体 Pathway について調べることが出来ますテキストデータも入手可能 Current BIND Database Statistics Database Record Count Interaction Database Biomolecular Pathway Database 8 Molecular Complex Database 1895 Organisms represented 878 GI Database DI Database 0 Publication Database 10020

15 BIND について 2 BIND にはタンパク質 DNA RNA リガンド等の間の相互作用データが含まれていますまた複合体 Pathway に関するデータも含まれています BIND はアカデミック商用を問わずフリーですですが使用する際には以下の論文を引用する必要があります Bader GD,BetelD,Hogue CW.(2003)BIND: the Biomolecular Interaction Network Database. Nucleic Acids Res. 31(1): PMID: BIND は検索結果をネットワークに表示できます PI3K P85 alpha を中心としたネットワーク

16 BIND を使った検索 1 BIND の TOP ページクリック Search をクリックすると相互作用検索のページがでます FTP/Download これをクリックするとテキストデータをダウンロードするページに行けます ftp://ftp.binf.ca からもテキストデータの入手が可能です

17 BIND を使った検索 2 検索ページですここでは例として酵母で相互作用する相手が多いタンパク質として知られる JSN1 について調べてみます Text Query のところに JSN1 と入力し Submit をクリックしますところで Text Query にはタンパク質名以外に Key Word を入力しても検索できます ( 例 :Heat Shock など ) 調べるデータの指定相互作用複合体パスウェイ

18 合する相手ですBIND を使った検索 3 結果です全部で 288 の結果が出ましたがここでは 1 つだけ示しておきます他のデータベースへのリンクが幾つか貼られていますクリックすることで JSN1 及び JSN1 に結合するタンパク質相互作用に関する詳しい情報を入手できます結生物種 JSN1 の構造ですクリックする実験法と細かい説明が見れますタンパク質の機能の説明です

19 胞内局在について合につい機能結合局在構造等についての説明ですリンク先に説明があります結BIND を使った検索 4 て機能について細

0 の 2 つの項目がありますがこれらを選択することでネットワーク表示ができます Interaction

20 BIND で検索結果をネットワークに表示する 1 JSN1 の検索結果の画面に戻ります ZOOM UP! プルダウンメニューに Interaction Network v3.0 Interaction Network v2.0 の 2 つの項目がありますがこれらを選択することでネットワーク表示ができます Interaction Network v3.0 はオントロジー付きのネットワーク表示 Interaction Network v2.0 はオントロジー無しのネットワーク表示

21 BIND で検索結果をネットワークに表示する 2 まずは Interaction Network v2.0 について見てみます JSN1 CYP2:JSN1 の結合する相手ネットワーク表示されます Viewer の起動には Java が必要です!

22 BIND で検索結果をネットワークに表示する 3 JSN1 に結合する相手 CYP2 をダブルクリックしますすると CYP2 に結合する相手もネットワーク中に表示されます CYP2 と結合するタンパク質ですこの手順を繰り返すことで JSN1 に直接結合する物だけでなく近傍にあるタンパク質との関係も拾うことが出来ます

23 BIND で検索結果をネットワークに表示する 4 ネットワーク中のタンパク質について調べたい時にはそのタンパク質の上にポインタを持っていき右クリックすると結果が出ますするとこのような画面がでますので調べたい項目をクリックしますタンパク質間相互作用の結果複合体に関する結果

24 BIND で検索結果をネットワークに表示する 4 次に Interaction Network v3.0 について見てみます JSN1 CYP2 オントロジー付きのネットワークが表示されます右側にはオントロジーの一覧が表示されています

25 BIND で検索結果をネットワークに表示する 5 ネットワーク中の調べたいタンパク質をクリックすると右側のオントロジーの一覧の色が変わる部分がある色が変わった部分がそのタンパク質の持つ結合機能局在に対応する

26 BIND で検索結果をネットワークに表示する 6 Interaction Network v2.0 と同様に JSN1 に結合する相手 CYP2 をダブルクリックしますすると CYP2 に結合する相手もネットワーク中に表示されます CYP2 と結合するタンパク質です Interaction Network v2.0 と同様にこの手順を繰り返すことで JSN1 に直接結合する物だけでなく近傍にあるタンパク質との関係も拾うことが出来ます

27 1.Introduction 2.PPI 関連のデータベースについて 3. ブラウザーの使い方 ( データベース検索 ) 4.PPIデータの入手とグラフ表示ソフト 5.PPIデータベースの応用 ( 解析事例 )

28 ここでは MIPS DIP について説明致しますまたグラフ表示用ソフトとして Graphviz を取り上げます

29 DIP 1 データの入手には Registration が必要です商用目的では無くて学術目的の場合にはフリーです相互作用をブラウザで調べることも出来ます

30 DIP 2 酵母だけでなく多様な生物種の PPI データがありますヒトネズミショウジョウバエ線虫ピロリ菌大腸菌ただしデータセットとして十分な大きさのものは酵母線虫ショウジョウバエです

31 MIPS1 信頼性が高い Y2H だけでなく様々な方法で Interaction の測定が行なわれているタンパク質についてブラウザで調べることも出来ます複合体のデータが存在生物種は多種あるが酵母がメイン ftp をクリック PPI フォルダ中にデータ最新のファイルは PPI_ tab で 2004 年 4 月 4 日の物です

32 MIPS2 Gene name です gene1 と gene2 が相互作用しますこれを取り出して解析に使います相互作用を確認するのに使った実験方法です一つの行が一つの相互作用に対応しています

33 グラフ表示ソフトウェアについて Graphviz

34 Graphviz について作成した機関 AT&T Labs-Research ダウンロードサイト * フリーです

35 使用できるプラットフォーム Windows 版 Apple 版 Linux 版 Unix 版 etc

36 Graphviz でネットワークを表示するには相互作用データを Graphviz 用のスクリプトに直さなくてはいけない相互作用データ Graphviz 用スクリプト自分でプログラムを組んでアプリケーションを作る必要あり Perl Java C C++ etc

37 縦に配置 Example: 大腸菌 PPI 円状に配置

38 つけることができます縦に配置 Example:Yeast(MIPS) 円状に配置ノードとリンクに色をの PPI

39 Example:Yeast(MIPS の一部 ) の PPI のクラスター分けネットワークを幾つかのクラスターに分けて表示できます!

40 1.Introduction 2.PPI 関連のデータベースについて 3. ブラウザーの使い方 ( データベース検索 ) 4.PPIデータの入手とグラフ表示ソフト 5.PPIデータベースの応用 ( 解析事例 )

41 PPI 研究 MAP PPI Network の構造解析 Jeong et al Nature Maslov et al Science Barabasi et al Nature PPI Network の進化 A.Wagner Molecular Biology and Evolution (2001) J. Berg, M. Lassig, and A. Wagner cond-mat/ v2 (2003) Hong Qin PNAS 2003 Oct28 V.100(22) 基礎的研究 PPI Network の信頼性 Saito, R. Nucleic Acid Res PPI Network 構造からのタンパク質の機能予測 Vazquez et al Nature-biotech 21 (2003) 応用的研究進化的の保存されている Network 構造とその機能 S. Wuchty Nature genetics (2) 176- PPI Network とドメイン構造 PPI ネットワークと複合体 Future 創薬細胞システムのシミュレーション

42 進化的に保存されている Network 構造とその機能 S.Wuchty NatureGenetics (2) 176-

43 進化的に保存されやすい Network 構造酵母シロイヌナズナ線虫マウスネズミ人を通して進化的に保存され易い局所的 Network 構造下に行けば行くほど右に行けば行くほど進化的に保存されやすい

44 進化的に保存されやすい Network 構造と機能の関係について例 : Transport facilitation Subcellular localization Transcription Regulation Protein fate Protein dynthesis Subcellular localization Protein fate Transcription Subcellular localization Protein fate Cell Cycle Transcription etc

45 PPI Network 構造からの機能未知タンパク質に対する機能予測 Alexei Vazquez Nature Biotechnology 21(6)

46 機能未知タンパク質の機能推測法 1 A B X D C E 機能未知タンパク質 X の機能を決める際には X の周りのタンパク質 ABCDE の機能を参考にして決定する

47 機能未知タンパク質の機能推測法 2 例 : 機能未知タンパク質 ( 赤 ) の機能推定 2 YKR055W YAL016W YNL127W YDR200C YMR052W YLR238W YBL093C YPR110C タンパク質の横に書いてある数字がそのタンパク質の持つ機能 1=cell growth: 2=budding,cell polarity and filament formation: 3=pheromone response,mating-type determination 4=cell cycle check point protein: 5=cytokinesis: 6=rRNA synthesis: 7=tRNA synthesis 8=transcriptional control: 9=other transcriptional activities: 10=other pheromone response activiries 11=stress response: 12=nuclear organization

48 機能未知タンパク質の機能推測法 2 2 YKR055W YAL016W YNL127W (2) (1,2,4,5,9) 2 YDR200C YMR052W YLR238W YBL093C YPR110C 周りのタンパク質が持つ機能の内で最も多く現れている機能を取ってきて機能未知タンパク質の機能として推定しますイメージとしては最大公約数を取ることに近い!!

49 機能未知タンパク質の機能推測法 3 2 YKR055W YAL016W YNL127W YDR200C YMR052W YLR238W YBL093C YPR110C この様に決定されますが

50 機能未知タンパク質の機能推測法 4 2 YKR055W YAL016W YNL127W YDR200C YMR052W YLR238W ここに注目します! YBL093C YPR110C この Network では機能未知タンパク質の周りに他の機能未知タンパク質が含まれているのでこの影響を考える必要有り!

51 機能未知タンパク質の機能推測法 5 2 YKR055W YAL016W YNL127W YDR200C YMR052W YNL127W の機能を推定する為にまず機能未知の YDR200C の機能を推定!

52 機能未知タンパク質の機能推測法 5 2 YKR055W YAL016W YNL127W YDR200C 次に YNL127W 周りの全ての Protein を見て YNL127W の機能を決定する

53 以上で終わりです長時間ありがとうございました

独立行政法人産業技術総合研究所 PMID-Extractor ユーザ利用マニュアルバイオメディシナル情報研究センター 2009/03/09 第 1.0 版

独立行政法人産業技術総合研究所 PMID-Extractor ユーザ利用マニュアルバイオメディシナル情報研究センター 2009/03/09 第 1.0 版目次 1. はじめに... 3 2. インストール方法... 4 3. プログラムの実行... 5 4. プログラムの終了... 5 5. 操作方法... 6 6. 画面の説明... 8 付録 A:Java のインストール方法について... 11