第二章生物分子数据库

第二章生物分子数据库第1页，共54页，2023年，2月20日，星期三第一节引言生物分子数据高速增长分子生物学及相关领域研究人员迅速获得最新实验数据

建立生物分子数据库

第2页，共54页，2023年，2月20日，星期三

数据库记录(entry,item)通常包括两部分

原始数据(序列组成等)对这些数据进行的生物学意义的注释

一个数据库通常链接了多个相关数据库

核苷酸数据库－水稻抗病相关基因OsDR8

DQ176424Taxonomy数据库Pubmed数据库NCBI-Protein数据库其他数据库Cross-Reference第3页，共54页，2023年，2月20日，星期三第4页，共54页，2023年，2月20日，星期三生物分子数据库分类

一级数据库（有冗余）数据库中的数据直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单的归类整理和注释二级数据库（专业数据库）对原始生物分子数据进行整理、分类的结果，是在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定的应用目标而建立的第5页，共54页，2023年，2月20日，星期三第6页，共54页，2023年，2月20日，星期三常用的生物分子数据库

三大核酸序列数据库：Genbank、EMBL、DDBJ特殊类型的核酸序列数据库：非编码RNA数据库（ncRNA）、表达序列标签数据库（dbEST）、miRNA、tRNAdb蛋白质序列数据库：PIR、SWIS-PROT、MIPS核酸和蛋白质三维结构数据库：核苷酸三维结构数据库（NDB）、普纳大学核酸结构数据库（BNASDB）、蛋白质结构数据库（PDB,MMDB）基因组相关数据库：人类基因组数据库（HGD）、基因组序列数据库（GSDB）、基因组在线数据库（GOLD）基因表达数据库:基因表达库（GEO）、斯坦福微阵列数据库（SMD）、ArrayExpress第7页，共54页，2023年，2月20日，星期三第二节核酸序列数据库国际上权威的核酸序列数据库（1）欧洲分子生物学实验室的EMBL

http://www.embl-heidelberg.de

（2）美国生物技术信息中心的GenBank/Web/Genbank/index.html

（3）日本遗传研究所的DDBJ

http://www.ddbj.nig.ac.jp/第8页，共54页，2023年，2月20日，星期三

信息资源共享，以天为基础进行数据库之间的序列数据交换，三个数据库中的数据基本一致，仅在数据格式上有所差别属于国际合作项目，这三个几乎一致的数据库称为国际核酸序列数据库（INSD）这三个数据库是综合性的DNA和RNA序列数据库，每条记录代表一个单独、连续、附有注释的DNA或RNA片段第9页，共54页，2023年，2月20日，星期三GenBank由美国国家医学图书馆的国家生物技术信息中心(NCBI)构建、维护和管理,NCBI位于美国马里兰国家健康研究所（NIH）。GenBank数据库的序列数据来源于序列发现者提交的序列、批量提交的表达序列标签（expressedsequencetag,EST）基因组测序序列（genomesurveysequence,GSS）和其他测序中心提供的高通量数据，还包括美国专利商标局提供的已发表专利的序列数据。一、NCBI简介/GenBank数据库第10页，共54页，2023年，2月20日，星期三GenBank（/genbank/）数据库包含30万余种不同物种生物的核酸序列，这些数据主要来源于全世界不同实验室和大规模测序计划项目

大约12％来源于Homosapiens排列前6的物种：Homosapiens、Musmusculus、Rattusnorvegicus、Bostaurus、Zeamays、Daniorerio(zebrafish)第11页，共54页，2023年，2月20日，星期三第12页，共54页，2023年，2月20日，星期三第13页，共54页，2023年，2月20日，星期三GenBank核酸序列格式第14页，共54页，2023年，2月20日，星期三Locusname（位点名,座位名，同Accession）每条序列有三种专有标识符（identifier）和一个版本号GenInfoidentifier（GI）/NucleotideID（NID）Accessionnumber（登陆号，流水号，编号，注册号）10位字符属名第一字母＋种名第一字母＋6位字符的注册号2个字母＋6个阿拉伯数字（presentform）Version（与登录号相同，后面有数字1,2,3…）Note：序列发生变化时，GI号改变，登录号不改变，

但是版本号会发生改变第15页，共54页，2023年，2月20日，星期三第16页，共54页，2023年，2月20日，星期三GenBank核酸序列检索第17页，共54页，2023年，2月20日，星期三NCBI检索首页检索窗口的数据库

选项下拉菜单第18页，共54页，2023年，2月20日，星期三Entrez集成检索系统第19页，共54页，2023年，2月20日，星期三检索栏（for）输入“IL-2human”

第20页，共54页，2023年，2月20日，星期三EntrezGene检索结果摘要格式显示页面

第21页，共54页，2023年，2月20日，星期三EntrezGene全文报告页面（前部分）第22页，共54页，2023年，2月20日，星期三EntrezGene全文报告页面（后部分）第23页，共54页，2023年，2月20日，星期三GenBank核酸序列提交第24页，共54页，2023年，2月20日，星期三第25页，共54页，2023年，2月20日，星期三第26页，共54页，2023年，2月20日，星期三第27页，共54页，2023年，2月20日，星期三欧洲生物信息学研究所（EBI），是欧洲分子生物学实验室（EMBL）的一部分，EMBL-EBIEMBL-EBI的许多数据库是生物学家们熟知的，包括：EMBL-Bank（DNA和RNA序列）、Ensemble（基因组）、ArrayExpress（基于微阵列的基因表达数据）、UniProt（蛋白质序列）、InterPro（蛋白家族、域和基序）、Reactome（传导通路）和ChEBI（小分子），新的资源帮助研究者不仅了解构成生物体的分子部件，还了解这些部件是如何组合构成系统的。

二、EBI简介/

EBML数据库第28页，共54页，2023年，2月20日，星期三第29页，共54页，2023年，2月20日，星期三SRS集成检索系统第30页，共54页，2023年，2月20日，星期三SRS快速文本检索窗口第31页，共54页，2023年，2月20日，星期三SRS检索结果页面显示的检索结果第32页，共54页，2023年，2月20日，星期三SRS蛋白质记录详细内容页面第33页，共54页，2023年，2月20日，星期三三、DDBJ数据库日本DNA数据库DDBJ(DNADataBankofJapan)，于1984年建立，与NCBI的GenBank，EBI的EMBL数据库共同组成国际DNA数据库。他们开发了SQmateh工具，用来搜索基因或蛋白质中短的碱基或氨基酸序列区域，并建立了简便且易操作的SOAP(simpleobjectaeeessprotoco1)服务器。DDBJ主要收集来自日本研究者获得的序列数据，但也收集数据和发放编号给任何其他国家的研究者。第34页，共54页，2023年，2月20日，星期三第35页，共54页，2023年，2月20日，星期三第三节蛋白质数据库随着分子生物学的发展，人们获得了越来越多关于蛋白质序列、结构和功能的信息。世界各国的生物学家和计算机科学家合作利用这些信息构建了蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据库、蛋白质组数据库（二维凝胶电泳数据库）、信号传导及蛋白质-蛋白质相互作用相关数据库、DNA和蛋白质相互作用数据库等蛋白质相关数据库。

第36页，共54页，2023年，2月20日，星期三常用的蛋白质序列数据库：PIRMIPSSwiss-Prot（trEMBL）

Present：UniProt数据库仓库

第37页，共54页，2023年，2月20日，星期三蛋白质功能、结构域和蛋白质家族有关的数据库：PROSITEInterProPfamProDomSMART等第38页，共54页，2023年，2月20日，星期三蛋白质三维结构相关数据库：PDBBioMagResBankSWISS-MODELRepositoryModBaseCATHSCOPReLiBaseTOPSSWISS-3DIMAGEBioImage等第39页，共54页，2023年，2月20日，星期三蛋白质二维凝胶电泳数据库：WORLD-2DPAGEPhoretixlinks信号传导及蛋白质-蛋白质相互作用相关数据库：DIPINTERACTProNetKEGGCANSITESPADCSNDB等第40页，共54页，2023年，2月20日，星期三Frequently-usedproteinsequencedatabaseUniProt:由EBI(EuropeanBioinformaticsInstitute)管理的数据库由两部分组成有详细注释的序列，数据来源于实验与40个数据库相互参照（cross-reference）Swiss-Prot/trEBMB第41页，共54页，2023年，2月20日，星期三UniProt包含3个部分：（1）UniProtKnowledgebase（UniProt）

蛋白质序列、功能、分类、交叉引用等信息存取中心（2）UniProtNon-redundantReference（UniRef）数据库将密切相关的蛋白质序列组合到一条记录中以便提高搜索速度；（3）UniProtArchive（UniParc）资源库，记录所有蛋白质序列的历史。第42页，共54页，2023年，2月20日，星期三第43页，共54页，2023年，2月20日，星期三第四节常用的数据库第44页，共54页，2023年，2月20日，星期三1、基因组数据库（GDB）

人类基因组计划所得到的图谱数据

目前GDB包含对下述三种对象的描述：（1）人类基因组区域

包括基因、克隆、PCR标记物、断点、细胞遗传学标记、易碎位点、EST、综合区域、contigs、重复等；

（2）人类基因组图谱，

包含细胞遗传学图谱、连接图谱、辐射混合图谱、contig图谱、集成图谱，所有这些图谱都可以被直观地显示出来；（3）人类基因组中的变化，

包括基因突变和基因多态性，加上等位基因频率数据。第45页，共54页，2023年，2月20日，星期三其它模式生物基因组数据库如：鼠基因组数据库MGD（/）酵母基因组数据库SGD（/Saccharomyces/）第46页，共54页，2023年，2月20日，星期三Ensembl(/）人类基因组数据库EnsemblEnsembl包括所有公开的人类基因组DNA序列，通过注释形成的关于序列的特征。现在包括其他基因组，如大鼠、小鼠、线虫、果蝇等。例如：基因通过实验发现的或者是通过GenScan程序预测的其他的特征： 单核苷酸多态性（SNP）、重复序列等第47页，共54页，2023年，2月20日，星期三Ensembl数据库结构图第48页，共54页，2023年，2月20日，星期三2、表达序列标签数据库dbESTdbEST(/dbEST）是GenBank的一个部分,为GenBank的二级数据库EST（ExpressedSequenceTags）方法已被证明是识别转录序列的最有效方法，主要是从大量不同组织和器官得到的短mRNA片段，反转录成稳定的cRNA