公共塩基配列データベース検索ツールとそれを活用した解析事例
情報・システム研究機構 (ROIS) データサイエンス共同利用基盤施設
ライフサイエンス統合データベースセンター(DBCLS)

大田 達郎、仲里 猛留、坊農 秀雅© 2016 DBCLS Togo Picture Gallery / CC-BY 4.0

DBCLSでは、大量に蓄積してきた次世代シークエンサーの塩基配列データを検索できる手段の開発を行ってきた[1,2]。それはDBCLS SRA (http://sra.dbcls.jp/)として実装され、実験条件のデータ（メタデータ）に対してキーワード検索が可能となっており、DDBJの検索エンジンとしても利用されている。また、遺伝子発現DB目次AOE (All of gene expression; https://aoe.dbcls.jp/）では、DBCLS SRAのAPIを利用することで、複数の公共遺伝子発現DBが統合的に検索可能となっている[3]。さらに、これらの検索ツールをフル活用したデータ解析研究にも取り組んでおり、低酸素刺激による遺伝子発現変動のメタ解析を活用解析事例として報告する[4]。

参考文献[1] Nakazato T, Ohta T, Bono H; doi: 10.1371/journal.pone.0077910[2] Ohta T, Nakazato T, Bono H ;doi: 10.1093/gigascience/gix029[3] Bono H; doi: 10.1101/626754[4] Bono H; doi: 10.1101/267310

AOE indexデータ作成フロー
SRA

公共塩基配列DBと遺伝子発現DB

The International Nucleotide Sequence Database

1. Annotated sequence
2. Capillary reads
3. Next generation reads (SRA)
4. Samples(BioSample)
5. Studies(BioProject)+BioSample)- NCBI- EBI ENA- DDBJ

Limit data for
Homo sapiens &Mus musculus
and recent 3years

DDBJ
ポスター番号: 9ArrayExpress

統計値
可視化index
作成

Ref: http://www.insdc.org/RNA-seq
ChIP-seq

Search bykeyword(+BioProject

塩基配列DBINSD

All of gene expression (AOE) https://aoe.dbcls.jp/

Limit data to NGS
https://aoe.dbcls.jp/

microarray

Jump to corresponding
data in original site

Gene Expressionindex
作成

遺伝子発現DB# of series• NCBI Gene Expression Omnibus (GEO)• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/• EBI ArrayExpress• https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/• DDBJ Genomic Expression Archive (GEA)• https://www.ddbj.nig.ac.jp/gea/

AE (including1 GEO) + GEA
2 GEO not in AE
SRA (RNA-seq)
3 not in AE + GEO

Cumulative

72,770(GEO-derived59,374)

72,770

利用実例: 低酸素トランスクリプトームのメタ解析事例

37,849 110,619[4] Bono H bioRxiv doi: 10.1101/267310

public13,137 123,756

DB

AOE indexは駿府城の三重の堀の構造のように漏れ無くデータを統合

DBCLS SRA (DDBJ Search) http://sra.dbcls.jp/• キーワード

Curated datasets

Manualdata
curation
Summary of datasets• DBのID

curated hypoxia-normoxia pairs
human
GeneChipmouse

SRA- SRA (例: DRA008013)- SRP (例: SRP045624)- SRX (例: ERX182686)- SRR (例: ERR266349)

GeneChip
Human
RNA-seq

BioProject (例: PRJDB4976)
BioSample (例: SAMD00079763)

37 pairs from 11 data series
53 pairs from 8 data series
23 pairs from 7 data series

Gene Set
Enrichment
AnalysisExpression
quantification
RNA-seq vs GeneChip in Human

keyword: hypoxia

keyword: RCC4
http://sra.dbcls.jp/

https://www.ddbj.nig.ac.jp/dra/submission.html

BioSample:

up/down/
unchanged
Classification

Human RNA-seq
Gene
EGR3
FOSB
SDAD1P1
PNRC1
EGR1
DDIT4
BHLHE40
AC147067
AC132938
ZNF295ZCWPW2S1PR4PGK1P2
OSER1MAFF
LINC01220
LINC00482
HIST1H2AC
GDF15
FXYD6FOS
FLT4BTG1ARRDC3AP001065
AC135050
AC106782
AC069528
AC069503
AC007448
ZC3H6
UNC5B
TSPEAR
SPRY1
SEC14L5
RASD1RASA4B
PADI2
MIR210HG..

Accession: DRA008013

BioProject:up
20
1917171717171717161616161616161616161616161616161616161616151515151515151515

down
206306623635636631053013354545554674436unchanged
140360043142141146724764423232334214452

Data visualization& evaluation
Human-mouse GeneChip

まとめ- 高速にSRAと関連DBを検索するウェブツールを開発 (DBCLS SRA)
- 散在する公共発現DBを統合検索するウェブツールを開発 (AOE)- それらを使った公共DBのメタ解析を低酸素トランスクリプトームで実施

RUNファイルがダウンロード開始＝ダウンロード先の可能な直リンク
JSON data

謝辞

今後の課題
- これらのツールの安定的な稼働と利用普及- 利用可能なDBはRDFを使って参照、つなげて利用するようにしていく利用例作成- SRA: 国立遺伝学研究所 生命情報・DDBJセンター 児玉悠一
- システム開発: dogrun inc 大石直哉

Licensed under CC-BY 4.0 ©2019 HIDEMASA BONO (DBCLS)