WURCSFramework - Glycoinformatics Libraryfor Glycan Structure Analysis and Representation Using WURCS*松原 正陽1, 山田 一作1, 木下 聖子2,3, 青木 伸行2, 土屋 伸一郎2, 成松 久3
1野口研究所, 2創価大学, 3産業総合研究所、糖鎖グループ

単糖残基のWURCS

はじめにWURCS (Web3 Unique Representation ofCarbohydrate Structures) は、データベース上の複雑な糖鎖構造データを、単糖とその間の結合に関する原子レベルの情報に基づいて一意な線形文字列に変換するための表記法およびアルゴリズムである。
WURCSは糖鎖構造を一意に表す記述子としてだけでなく、様々な糖鎖構造を解釈するための枠組み（Framework）としても利用可能である。

SkeletonCode: 炭素骨格（Backbone）の文字列表記
MOD: 置換基（LinkageとModification）の文字列表記

SkeletonCode≡

1a22311, 51-54222*NCC/3=O

52

Anomeric Information

6h1b (βアノマー、 C-1位)

MOD

還元末端のβ-D-GlcpNAc

ResidueCodea2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O

コアN型糖鎖の表現方法の比較

糖鎖全体のWURCS
5β-D-GlcpNAc

1:

1
2

[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O]

5β-D-Manp2:

1[a1122h-1b_1-5]

Backbone

粗UniqueRES List
[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5]611
生物学的表現(SNFG)

ユニークな単糖残基

Modification

残基と結合による表現

55541134111122RES Sequence

α-D-Manp

13:

55[a1122h-1a_1-5]

RES: 単糖残基
UniqueRES: ユニークなRES
LIN: 残基を繋ぐ結合の文字列表記

1-1-2-3-313e1

1残基を繋ぐ結合5原子レベルの表現

3d126c14bLIN List

1
14a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-e1

a31

WURCS表現

化学構造

WURCS

密

WURCS=2.0/3,5,4/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5]/1-1-2-3-3/a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-e1

WURCSFrameworkと関連アプリケーションの機能と利用
WURCS
WURCS=2.0/3,5,4/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5]/1-1-2-3-3/a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-e1

Input

Output

WURCSArray• WURCSフォーマットのためのデータ構造• WURCSの入出力に利用

WURCSGraph• Backbone, Modification およびそれらの間の結合（Linkage）によるグラフ• 糖鎖構造の並べ替えや解析に利用

WURCSSequence•
単糖残基とそれらの間の結合によるグラフ•
WURCSを生物学的表現のように扱うためのデータ構造として利用

WURCSArray
相互変換

WURCSGraph

Calculation
Monoisotopic
mass

WURCSFramework

Linkage

Modification

Backbone

GlycanBuilder
Generation

Graphical image

WURCSRDF

910.3278
可視化

Generation

WURCS-RDF

WURCS-SPARQL
PREFIX glycan: <http://purl.jp/bio/12/glyco/glycan#>
SELECT ?glycan ?wurcs
WHERE {
?glycan glycan:has_glycosequence ?gseq .
?gseq glycan:has_sequence ?wurcs .
?wurcs glycan:in_carbohydrate_format
glycan:carbohydrate_format_wurcs .
…

WURCS-RDF

クエリ
構造
検索
関連する
構造群

GlyTouCan
triple store

関連情報
格納

WURCS
WURCS-SPARQL

構造データの関連付け

WURCSFramework & apps

Mass
Image
IUPAC

IUPAC

GlycoCTToWURCS

MolfileToWURCS

Input

Input

GlycoCT

CTFile(Molfile, SDfile)(Condensed, Extended)
Man(a1-3)[Man(a1-6)]Man(b1-4)GlcNAc(b14)GlcNAc(b1-Linkage

RES
1b:b-dglc-HEX-1:5
2s:n-acetyl
3b:b-dglc-HEX-1:5
4s:n-acetyl…

フォーマット変換

まとめ

構造の関連付けGlyTouCan batch system

WURCS

GlyTouCan batch system

WURCSFramework & apps

構造データ生成

WURCS

Output構造検索のためのRDF化

GlyTouCanシステムにおけるWURCSFrameworkの利用
GlycoCT

Monosaccharide residue

WURCSConverter

Generation<http://rdf.glycoinfo.org/glycan/G22768VO/wurcs/2.0>
a glycan:glycosequence ;glycan:has_sequence "WURCS=2.0/3,5,4/[a2122h1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_15]/1-1-2-3-3/a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-e1"^^xsd:string ;glycan:in_carbohydrate_format
glycan:carbohydrate_format_wurcs ;…

Mass計算WURCSSequence

WURCSFrameworkは炭水化物構造を表現および解析するためのJavaライブラリである。WURCSの入出力を中心に、WURCSの考え方に基づいて糖鎖データ構造をグラフのように操作するための様々な機能が利用できる。このライブラリを中心として、フォー
マット変換や可視化、Semantic Web技術を用いた構造検索のためのRDF化等、様々な用途に応じた関連アプリケーションの開発も行っている。 これらの機能はGlyTouCanシステムにおいて、構造データ生成および構造の関連付けを行うために利用されている。
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