微生物統合データベース MicrobeDB.jp の超高度化
123322

11,2,3

森宙史、 藤澤貴智、 千葉啓和、 内山郁夫、 菅原秀明、 中村保一、 黒川顕、 MicrobeDB.jp プロジェクトチーム
123
東京工業大学 , 国立遺伝学研究所 , 基礎生物学研究所

要旨 微生物は発酵や抗生物質生産、 感染症など様々な人間活動に関わっているため研究の歴史も古く、 蓄積されたデータや知識は膨大かつ多様である。 さらにゲノムやメタゲノムなどの大規模データも多数産出されているため、 これらを横断的かつ簡便に利用出来れば、 新たな仮説や研究分野の創出がより容易になると期待できる。 我々は、 国内外に散在する細菌の各種オミックス情報を広く収集し遺伝子、 ゲノム、 環境の 3 つの軸に沿って様々な知識を整理し、 ゲノム情報を核としてセマンティックウェブ技術により統合した統合データベース 「MicrobeDB.jp」 をこれまで開発してきた。 本研究では、MicrobeDB.jp を細菌を超えて真菌類、 藻類を対象として拡張し、 統合 DB を利用した解析結果を掲示するアプリケーション群の開発や利用性の向上を徹底する事で、 単なる統計量の羅列ではなく、大規模データから新規知識を容易に引き出すことが可能なシステムを構築することを目標として研究開発を行っている。 MicrobeDB.jp の Web サイト ( http://microbedb.jp/ )MicrobeDB.jp の全体像

MicrobeDB.jp における配列を基にした統合

RDF の概要
RDF is a standard data model of Semantic Web technology
RDF (Resource Description Framework)
Data model which uses Triples(Subject – Predicate – Object)
SP

O

<URI>

<URI>

<URI>/Literal

gtps:Gene1

RDF

KO:03043

Gene1
Gene1
Gene1

has
has
has
Function
Function
Function

GO:
GO:
GO:
0003700
0003700
0003700

Genome1
Genome1Genome1

organismorganismorganism

Escherichi
Escherichi
Escherichia
aacolicolicoli

Organism1
Organism1
Organism1

has
has
has
GenomeGenomeGenomeGenome1
Genome1
Genome1

Organism1
Organism1
Organism1

inhabitinhabitinhabit

Lake
Lake
Lake

rdfs:label “16S rRNA gene”

URI node can be linked to other nodes
SP

O/S

S

PO

PO

Ontology

Triple store
SPARQL
SearchTo prepare data in RDF,
the database management system automatically recognize same resources.

本研究開発の目標
MicrobeDB.jp を・ より広い系統の微生物を対象として拡張
・ データ収集や更新自動化による持続可能なシステム
・ 最先端解析プロトコルを実装した解析結果の可視化
単なる統計量の羅列ではなく、 大規模データから新規知識発見を容易に行うことが可能な、 DB システムを構築することを目標とする

具体的な研究開発項目

研究開発実施体制

・ 各種オミックスデータへの対応
・ 真菌類および藻類を対象とした拡張・ 各種オントロジー、 ボキャブラリの開発
・ 解析プロトコルを実装した各種 Stanza の開発
・ データの収集およびクオリティコントロール、 更新の自動化など
持続可能なシステムの構築
・ データ共有、 公開におけるアクセスレベルの制御システムの構築
・ 構築したシステムを幅広い分野の研究者に活用してもらうためのユーザビリティの向上

東京工業大学
研究統括、 ゲノム ・ メタゲノム DB の構築、 メタデータ ・ オントロジーの整備、
DB 自動更新システムの開発 ・ 解析 Stanza の開発、 真菌類データの整備、 UI の一新
黒川 顕 , 山田 拓司 , 森 宙史 , 山本 希 , 鈴木 真也
国立遺伝学研究所
微生物ゲノム基盤情報資源の共用化、 アクセスレベルの制限システムの開発、
MiGAP ・ MeGAP との連携強化、 藻類データの整備
中村 保一 , 菅原 秀明 , 藤澤 貴智 , 神沼 英里
基礎生物学研究所
真核生物に対するオーソログ解析手法の開発、 ドラフトゲノムのオーソログ解析、オーソログを基盤とした各種データ統合の推進
内山 郁夫 , 千葉 啓和 , 西出 浩世

Human Meta Body Map Stanza
自分の興味のある菌(Genus 以上） が、ヒトの体のどこからたくさん見つかるか？

Stanza categories in MicrobeDB.jp
Gene Definition
Gene Publication
Ortholog Definition
Gene Annotation
Ortholog Group Members
Ortholog Cluster
Genome Information
GTPS Gene/Genome Feature
RefSeq Gene/Genome Feature

GTPS Genome
GTPS Genome Definition
Other Collection Numbers
Pathogen Information
Phenotype Information
RefSeq Genome
RefSeq Genome Definition
Strain Definition
Strain GenomeStrain Reference
Taxon Definition
Taxon Hierarchy

Taxon

Genes

MicrobeDB.jp の実際の User Interface

You should describe your resource by using some Ontologies
Sample Function
Mapping to Environment (Chromosome)
Mapping to Environment (Plasmid)
Ortholog Abundance among
Environments
Ortholog Abundance in Environment

Environment

Genome-Sequenced Strains
Sequenced Genome List
Strain List
Taxonomic Composition of Genomes
Taxonomic Composition of Meta 16S
Human Meta Body Mapping
Strain Metadata

Disease Definition
Environment Definition
MEO Hierarchy
MEO Ontology View
Meta16S Sample List
Metagenome Sample List
Sample Definition
Sample Metadata
SRS Cross Reference
Symptom ListOntology is a structured controlled vocabulary to describe properties and types of resources.

Licensed under a Creative Commons 表示 2.1 日本
license (c)2015 MicrobeDB.jp

For example, to answer: What is soil? What is a relationship between soil and sand?
MEO (Microbes Environmental Ontology)

PDO (Pathogenic Disease Ontology)

MCCV (Microbial Culture Collection Vocabulary)

微生物に関するMSV (Metagenome Sample Vocabulary)

キーワード入力

MPO (Microbial Phenotype Ontology)

による検索

MBGD Ortholog Ontology
Most of them can be obtained fromKeyword example: lake
lake

meo:pond is_a meo:lake

Genomesequenced strains
isolatedfrom lake

Taxonomic
compositionof 16S
ampliconsequencing
which
sampled fromlake

Strain_A mccv:isolation_source meo:pond

Abundant Orthologs inmetagenome samples
obtained from lake

Strain_A

JCM/NBRC Strains
isolated from lake
Metagenomesamples
obtainedfrom lake

MEO
hierarchic
alstructure

MicrobeDB.jp will facilitate the exploration of the existing scattered information of microbes.