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各大类主要数据库介绍

时间:2004-03-31 23:13来源:生物导航网 作者:bioguider 阅读:
各大类主要数据库介绍


数据库是生物信息学的主要内容,各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。核酸序列数据库有GenBank, EMBL, DDB等,蛋白质序列数据库有SWISS-PROT, PIR, OWL, NRL3D, TrEMBL等,蛋白质片段数据库有PROSITE, BLOCKS, PRINTS等,三维结构数据库有PDB, NDB, BioMagResBank, CCSD等,与蛋白质结构有关的数据库还有SCOP, CATH, FSSP, 3D-ALI, DSSP等,与基因组有关的数据库还有ESTdb, OMIM, GDB, GSDB等,文献数据库有Medline, Uncover等。另外一些公司还开发了商业数据库,如MDL等。生物信息学数据库覆盖面广,分布分散且格式不统一, 因此一些生物计算中心将多个数据库整合在一起提供综合服务,如EBI的SRS(Sequence Retrieval System)包含了核酸序列库、蛋白质序列库,三维结构库等30多个数据库及CLUSTALW、PROSITESEARCH等强有力的搜索工具,用户可以进行多个数据库的多种查询。

下面循序简介一些著名和有特色的生物信息数据库。

简表:

基因和基因组数据库

1. Genbank库包含了所有已知的核酸序列和蛋白质序列,以及与它们相关的文献著作和生物学注释。它是由美国国立生物技术信息中心(NCBI)建立和维护的。它的数据直接来源于测序工作者提交的序列;由测序中心提交的大量EST序列和其它测序数据;以及与其它数据机构协作交换数据而来。Genbank每天都会与欧洲分子生物学实验室(EMBL)的数据库,和日本的DNA数据库(DDBJ)交换数据,使这三个数据库的数据同步。Genbank的数据可以从NCBI的FTP服务器上免费下载完整的库,或下载积累的新数据。NCBI还提供广泛的数据查询、序列相似性搜索以及其它分析服务,用户可以从NCBI的主页上找到这些服务。

Genbank库里的数据按来源于约55,000个物种,其中56%是人类的基因组序列(所有序列中的34%是人类的EST序列)。每条Genbank数据记录包含了对序列的简要描述,它的科学命名,物种分类名称,参考文献,序列特征表,以及序列本身。序列特征表里包含对序列生物学特征注释如:编码区、转录单元、重复区域、突变位点或修饰位点等。所有数据记录被划分在若干个文件里,如细菌类、病毒类、灵长类、啮齿类,以及EST数据、基因组测序数据、大规模基因组序列数据等16类,其中EST数据等又被各自分成若干个文件。

(1)Genbank数据检索

NCBI的数据库检索查询系统是Entrez。Entrez是基于Web界面的综合生物信息数据库检索系统。利用Entrez系统,用户不仅可以方便地检索Genbank的核酸数据,还可以检索来自Genbank和其它数据库的蛋白质序列数据、基因组图谱数据、来自分子模型数据库(MMDB)的蛋白质三维结构数据、种群序列数据集、以及由PubMed获得Medline的文献数据。

Entrez提供了方便实用的检索服务,所有操作都可以在网络浏览器上完成。用户可以利用Entrez界面上提供的限制条件(Limits)、索引(Index)、检索历史(History)和剪贴板(Clipboard)等功能来实现复杂的检索查询工作。对于检索获得的记录,用户可以选择需要显示的数据,保存查询结果,甚至以图形方式观看检索获得的序列。更详细的Entrez使用说明可以在该主页上获得。

(2)向Genbank提交序列数据

测序工作者可以把自己工作中获得的新序列提交给NCBI,添加到Genbank数据库。这个任务可以由基于Web界面的BankIt或独立程序Sequin来完成。BankIt是一系列表单,包括联络信息、发布要求、引用参考信息、序列来源信息、以及序列本身的信息等。用户提交序列后,会从电子邮件收到自动生成的数据条目,Genbank的新序列编号,以及完成注释后的完整的数据记录。用户还可以在BankIt页面下修改已经发布序列的信息。BankIt适合于独立测序工作者提交少量序列,而不适合大量序列的提交,也不适合提交很长的序列,EST序列和GSS序列也不应用BankIt提交。BankIt使用说明和对序列的要求可详见其主页面。

大量的序列提交可以由Sequin程序完成。Sequin程序能方便的编辑和处理复杂注释,并包含一系列内建的检查函数来提高序列的质量保证。它还被设计用于提交来自系统进化、种群和突变研究的序列,可以加入比对的数据。Sequin除了用于编辑和修改序列数据记录,还可以用于序列的分析,任何以FASTA或ASN.1格式序列为输入数据的序列分析程序都可以整合到Sequin程序下。在不同操作系统下运行的Sequin程序都可以在ftp://ncbi.nlm.nih.gov/sequin/下找到,Sequin的使用说明可详见其网页。

NCBI的网址是:http://www.ncbi.nlm.nih.gov

Entrez的网址是:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/

BankIt的网址是:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BankIt

Sequin的相关网址是:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Sequin/

2. EMBL核酸序列数据库

EMBL核酸序列数据库由欧洲生物信息学研究所(EBI)维护的核酸序列数据构成,由于与Genbank和DDBJ的数据合作交换,它也是一个全面的核酸序列数据库。该数据库由Oracal数据库系统管理维护,查询检索可以通过通过因特网上的序列提取系统(SRS)服务完成。向EMBL核酸序列数据库提交序列可以通过基于Web的WEBIN工具,也可以用Sequin软件来完成。

数据库网址是:http://www.ebi.ac.uk/embl/

SRS的网址是:http://srs.ebi.ac.uk/

WEBIN的网址是:http://www.ebi.ac.uk/embl/Submission/webin.html

3. DDBJ数据库

日本DNA数据仓库(DDBJ)也是一个全面的核酸序列数据库,与Genbank和EMBL核酸库合作交换数据。可以使用其主页上提供的SRS工具进行数据检索和序列分析。可以用Sequin软件向该数据库提交序列。

DDBJ的网址是:http://www.ddbj.nig.ac.jp/

4. GDB

基因组数据库(GDB)为人类基因组计划(HGP)保存和处理基因组图谱数据。GDB的目标是构建关于人类基因组的百科全书,除了构建基因组图谱之外,还开发了描述序列水平的基因组内容的方法,包括序列变异和其它对功能和表型的描述。目前GDB中有:人类基因组区域(包括基因、克隆、amplimers PCR 标记、断点breakpoints、细胞遗传标记cytogenetic markers、易碎位点fragile sites、EST序列、综合区域syndromic regions、contigs和重复序列);人类基因组图谱(包括细胞遗传图谱、连接图谱、放射性杂交图谱、content contig图谱和综合图谱等);人类基因组内的变异(包括突变和多态性,加上等位基因频率数据)。GDB数据库以对象模型来保存数据,提供基于Web的数据对象检索服务,用户可以搜索各种类型的对象,并以图形方式观看基因组图谱。

GDB的网址是:http://www.gdb.org

GDB的国内镜像是:http://gdb.pku.edu.cn/gdb/

蛋白质数据库

1. PIR和PSD

PIR国际蛋白质序列数据库(PSD)是由蛋白质信息资源(PIR)、慕尼黑蛋白质序列信息中心(MIPS)和日本国际蛋白质序列数据库(JIPID)共同维护的国际上最大的公共蛋白质序列数据库。这是一个全面的、经过注释的、非冗余的蛋白质序列数据库,其中包括来自几十个完整基因组的蛋白质序列。所有序列数据都经过整理,超过99%的序列已按蛋白质家族分类,一半以上还按蛋白质超家族进行了分类。PSD的注释中还包括对许多序列、结构、基因组和文献数据库的交叉索引,以及数据库内部条目之间的索引,这些内部索引帮助用户在包括复合物、酶-底物相互作用、活化和调控级联和具有共同特征的条目之间方便的检索。每季度都发行一次完整的数据库,每周可以得到更新部分。

PSD数据库有几个辅助数据库,如基于超家族的非冗余库等。PIR提供三类序列搜索服务:基于文本的交互式检索;标准的序列相似性搜索,包括BLAST、FASTA等;结合序列相似性、注释信息和蛋白质家族信息的高级搜索,包括按注释分类的相似性搜索、结构域搜索GeneFIND等。

PIR和PSD的网址是:http://pir.georgetown.edu/

数据库下载地址是:ftp://nbrfa.georgetown.edu/pir/

2. SWISS-PROT

SWISS-PROT是经过注释的蛋白质序列数据库,由欧洲生物信息学研究所(EBI)维护。数据库由蛋白质序列条目构成,每个条目包含蛋白质序列、引用文献信息、分类学信息、注释等,注释中包括蛋白质的功能、转录后修饰、特殊位点和区域、二级结构、四级结构、与其它序列的相似性、序列残缺与疾病的关系、序列变异体和冲突等信息。SWISS-PROT中尽可能减少了冗余序列,并与其它30多个数据建立了交叉引用,其中包括核酸序列库、蛋白质序列库和蛋白质结构库等。

利用序列提取系统(SRS)可以方便地检索SWISS-PROT和其它EBI的数据库。SWISS-PROT只接受直接测序获得的蛋白质序列,序列提交可以在其Web页面上完成。

SWISS-PROT的网址是:http://www.ebi.ac.uk/swissprot/

3. PROSITE

PROSITE数据库收集了生物学有显著意义的蛋白质位点和序列模式,并能根据这些位点和模式快速和可靠地鉴别一个未知功能的蛋白质序列应该属于哪一个蛋白质家族。有的情况下,某个蛋白质与已知功能蛋白质的整体序列相似性很低,但由于功能的需要保留了与功能密切相关的序列模式,这样就可能通过PROSITE的搜索找到隐含的功能motif,因此是序列分析的有效工具。PROSITE中涉及的序列模式包括酶的催化位点、配体结合位点、与金属离子结合的残基、二硫键的半胱氨酸、与小分子或其它蛋白质结合的区域等;除了序列模式之外,PROSITE还包括由多序列比对构建的profile,能更敏感地发现序列与profile的相似性。PROSITE的主页上提供各种相关检索服务。

PROSITE的网址是:http://www.expasy.ch/prosite/

4. PDB

蛋白质数据仓库(PDB)是国际上唯一的生物大分子结构数据档案库,由美国Brookhaven国家实验室建立。PDB收集的数据来源于X光晶体衍射和核磁共振(NMR)的数据,经过整理和确认后存档而成。目前PDB数据库的维护由结构生物信息学研究合作组织(RCSB)负责。RCSB的主服务器和世界各地的镜像服务器提供数据库的检索和下载服务,以及关于PDB数据文件格式和其它文档的说明,PDB数据还可以从发行的光盘获得。使用Rasmol等软件可以在计算机上按PDB文件显示生物大分子的三维结构。

RCSB的PDB数据库网址是:http://www.rcsb.org/pdb/

5. SCOP

蛋白质结构分类(SCOP)数据库详细描述了已知的蛋白质结构之间的关系。分类基于若干层次:家族,描述相近的进化关系;超家族,描述远源的进化关系;折叠子(fold),描述空间几何结构的关系;折叠类,所有折叠子被归于全α、全β、α/β、α+β和多结构域等几个大类。SCOP还提供一个非冗余的ASTRAIL序列库,这个库通常被用来评估各种序列比对算法。此外,SCOP还提供一个PDB-ISL中介序列库,通过与这个库中序列的两两比对,可以找到与未知结构序列远缘的已知结构序列。

SCOP的网址是:http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/。 (责任编辑:泉水)

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