糖鎖科学における研究データ管理
山田一作
やまだ いっさく

公益財団法人野口研究所
第3回 SPARC Japan セミナー20192020年2月7日(金) 国立情報学研究所

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自己紹介＋α
もともとは、有機化学が専門
野口研究所で糖鎖科学と出会う→

2糖鎖構造は面白く難しい

intro

糖鎖構造は面白く難しい
化学には元素記号がある
炭素→Ｃ→12Ｃ

糖鎖科学ではグルコース → Glc ←これでいい？
3

Glc の化学構造式は？

intro

Glc の化学構造は？

intro

Glc は、グルコース？

“Glc”とは何？

4

https://www.ebi.ac.uk/chebi/

内容 糖鎖の機能 糖鎖科学における研究データ
 糖鎖の構造 糖鎖科学における標準化
 糖鎖科学のリポジトリ
5

intro

糖鎖の機能機能● 蛋白質や脂質の機能向上○ 溶解性、細胞局在、蛋白質品質管理● 細胞間情報伝達○ 細胞の認識や接着、病原体の認識、がん増殖・転移などに関与● 個の識別○ ABO型の血液型
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https://www.natureasia.com/ja-jp/jobs/tokushu/detail/5

糖鎖科学における研究データ
糖鎖科学研究の手法の例

7● 合成○ 化学合成及び酵素合成● 分析○ 一次構造解析○ 相互作用○ 機能○ イメージング・鍵 → 糖鎖構造・・データ

糖鎖の構造糖鎖科学研究の鍵• 合成• 分析・・・
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糖鎖構造データ
糖鎖構造分析データ

構造構造

糖鎖構造のデータ
文字列表記
IUPAC

名称
Blood Group B Type 2

Fuc(a1-2)[Gal(a1-3)]Gal(b1-4)b-GlcNAc

GlycoCT

LINUCS

画像

一次構造
9三次元構造糖鎖科学における標準化

標準化

JIS Z 8002（標準化及び関連活動－一般的な用語）における 標準化の定義「実在の問題又は起こる可能性がある問題に関して、与えられた状況において最適な秩序を得ることを目的として、共通に、かつ、繰り返して使用するための記述事項を確立する活動。」と定義

•••
•
10

相互理解互換性確保
品質の確保
正確な情報の伝達
参考：福田泰和, 吉田均, 工学教育(J.of JSEE), 56–2(2008)

糖鎖構造の明確化
糖鎖科学における標準化の取り組み

 糖鎖構造の記号
 糖鎖構造の文字列表記
 ガイドライン
 糖鎖構造へのID付与

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標準化

糖鎖構造の記号標準化

Symbol Nomenclature for Glycans (SNFG)

Glycobiology 25:1323-1324, 2015.
Glycobiology 29:620-624, 2019.

12https://www.ncbi.nlm.nih.gov/glycans/snfg.html

糖鎖構造の文字列表記

標準化

Web3 Unique Representation of Carbohydrate Structures
国際糖鎖構造リポジトリのために開発した表記法● セマンティックウェブを指向した糖鎖構造表記法● 糖鎖構造をユニークな文字列へ● 糖鎖構造の同一性

13糖鎖構造の種類

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標準化

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/glycans/snfg.html

標準化

PDB: 1GYAScience, 269:1273-1278, 1995

WURCS=2.0/3,9,8/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5]/1-12-3-3-3-3-3-3/a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-f1_d2-e1_f3-g1_f6-h1_h2-i1

15

J Chem Inf Model. 2017 Apr 24;57(4):632-637.

ガイドライン

標準化

MIRAGEプロジェクト
Minimum Information Required for A Glycomics Experiment

プロジェクトの目的
科学文献のグライコミクスデータの品質を向上
グライコミクス実験を報告する際に報告すべき項目のガイド
ラインを提唱16

実験方法を定義するのではない
実験結果を解釈しやすくし、再現できるようにジャーナルやデータベースもこれらのガイドラインを利用可能

https://www.beilstein-institut.de/en/projects/mirage

MIRAGEプロジェクト

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標準化

https://www.beilstein-institut.de/en/projects/mirage/guidelines糖鎖構造へのID付与
第５回ACGG-DB 会議（2013年6月22日中国・大連）

参加国：日本、米国、豪州、ドイツ、ロシア、中国、韓国、台湾● 国際糖鎖構造リポジトリの基本合意○ 論文投稿前のアクセッション番号の発行システム● データの範囲○ 糖鎖構造情報のみ○ （メタデータ：登録者と登録日）

リポジトリ
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標準化

糖鎖科学のリポジトリ

Repo

リポジトリ

データ登録

• アクセッション番号
• データ

研究者

アクセッション番号発行

データを閲覧

アクセッション番号を記載

アクセッション番号を参照
19

論文

他の研究者

糖鎖科学のリポジトリ
標準化
SNFG

20

リポジトリ

Repo

GlyTouCan
国際糖鎖構造リポジトリ

糖鎖構造データ登録

研究者
G22768VO
21

Repo

アクセッション番号

GlyTouCanの中

Repo

アクセッション番号

SNFG
研究者

登録される糖鎖構造の各種データを生成22

UniCarb-DR
アノテーションした質量分析データのリポジトリ

23

Repo

UniCarb-DR

Repo

MIRAGEガイドラインを利用してサンプル情報、LC設定、MS設定、スペクトルデータなどアノテーション済みのデータを登録

24

GycoPOST
グライコプロテオミクス関連実験から得られた質量分析データのためのリポジトリ

25

Repo

GycoPOST
実験から得られた生データ（ファイル）と、実験条件などのメタデータ

26

Repo

リポジトリの連携
ガイドラインに基づいて作成されているため、データの参照が容易

MSガイドライン
メタデータのインポート、エクスポートが可能

実験の生データ

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メタデータの互換性

アノテーション済みのデータ（糖鎖構造の情報）

Repoリポジトリの連携

糖鎖構造のアクセッション番号

アノテーション済みのデータ（糖鎖構造の情報）

UniCarb-DR から UniCarb-DB に登録する際にGlyTouCanのアクセッション番号を追加
28

Repo

リポジトリの利用
GlySpace Alliance29

http://www.glyspace.org/

Repo

GlyTouCanに登録された糖鎖構造情報は、国内外のデータベースで利用

まとめ
糖鎖科学における研究データの管理のために、
標準化




糖鎖構造の明確化のためSNFG記号、WURCS（文字列表記）、アクセッション番号を標準
データの品質向上のためにMIRAGEガイドラインを提唱

リポジトリ


標準を活用してGlyTouCan、UniCarb-DR、GlycoPOSTの各リポジトリを運用、連携

糖鎖科学研究者は、これらのリポジトリと国内外データベースを利用することで、正確な研究データを利用可能
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