NBDCが公開するデータベース横断検索サービスの現状
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○大波純一 、杉崎太一朗 、青木健一 、牧口大旭 、奥村利幸 、川本祥子 、畠中秀樹 、三橋信孝

1.独立行政法人科学技術振興機構バイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）、2.三井情報株式会社、
3.大学共同利用法人情報・システム研究機構ライフサイエンス統合データベースセンター（DBCLS）

２種類のデータベース横断検索■蛋白IDが各種DBをつなぐTogoProtシステム■多数のDBを分散配置する生命科学データベース横断検索システム

TogoProtの対象DBとその詳細

TogoProt対象DB

クラスタサーバ

3DinSight

検索ノード

インデックスクローリングインデックス作成
検索インデックス

eSOL

クローリングインデックス作成
検索Webサーバ

インデックスHyperEstraier
検索ノード
クローリングインデックス作成
検索

結果表示
答え

タンパクDB

インデックス

遺伝子発現DB

インデックス

検索ノード

クローリング
データダウンロード
リンク

パスウェイ
DB

■TogoProt（蛋白質関連DB統合検索）システム
http://biosciencedbc.jp/togoprot/index.php

インデックスクローリングインデックス作成
検索微生物DB

インデックス
インデックスHyperEstraier■生命科学データベース横断検索
http://biosciencedbc.jp/dbsearch/

インデックス

インデックスHyperEstraier

利用者

ゲノムDB

インデックス

文献検索ノード

インデックスクローリングインデックス作成
検索

辞書

インデックス
インデックスHyperEstraier

etc

■概要
・生命科学分野のコンテンツを対象にした検索システム
・分子や化合物のDBを文献や特許情報とあわせて一括検索可能■特徴
・検索対象DB数：327件（右表参照）
・検索エンジンにはHyperEstraierを使用し、サーバやノードを分散配置した
P2P連携が可能
・検索キーワードの日英相互翻訳（京都大学ライフサイエンス辞書）を搭載
・検索結果の絞込み機能 （DBのカテゴリ、ヒトの遺伝子名称など・・・）・日本語コンテンツの充実
蛋白質核酸酵素のバックナンバー（全文(1985年～2008年）、抄録（1985年～2010年））、学会要旨（日本生物物理学会）、日本国特許（公開広報、特許実用新案広報の全文（2004年～））
文科省や経産省「統合データベースプロジェクト」の成果物など■現在までの状況
・Integbioデータベースカタログとの連携→ Integbioデータベースカタログに掲載されるDBを追加し、より網羅的な生命科学横断検索を目指す。
・省庁間システム連携の実現
経済産業省産業技術総合研究所バイオメディシナル情報研究センター、経済産業省産業技術総合研究所糖鎖医工学研究センター、農林水産省農業生物資源研究所、厚生労働省医薬基盤研究所における、各種データベースとの連携を開始

生命科学データベース横断検索の対象DBカテゴリとその数
DBカテゴリ

DB数

主なDB

文献

29

蛋白質核酸酵素（共立出版）（1985〜）、新着論文レビュー、文科省「ゲノム特定領域」報告書、各種実験プロトコル集

学会要旨

2

日本農芸化学会、日本生物物理学会

特許関連文書9

日本国特許公報（2004〜）

統合DBプロジェクト

4

生命科学DBアーカイブ、統合TV

用語解説

3

Gene Wiki、Proteopedia、Molecule of the Month

ゲノム・遺伝子・RNA

68

EntrezGene、RefSeq、H-Invitational、FANTOM

遺伝子発現・転写制御

29

CGED(がん組織発現）、DBTSS（転写開始部位）、coxpressdb（共発現）タンパク質54UniProt, PIR、PDBj

パスウェイ・相互作用・生体反応11

KEGG、ゲノムネットワークプロジェクト

糖・脂質

13

LipidBank、産総研糖鎖PJ

細胞・組織

7

SCMD(出芽酵母変異体顕微鏡写真）

発生

33D Microscopic Images of Kyoto Collection of Human Embryos

医療・薬

39

OMIM, MedlinePlus、PharmGKB

食品・栄養

9

食品成分ＤＢ、トクホなど機能性食品ＤＢ

農学・環境

12

イネ品種・特性DB、イネゲノムプロジェクト

生物図鑑・分類14

水生生物情報ＤＢ，放線菌図鑑、牧野標本館所蔵標本ＤＢ

TogoProtの検索概念図

DBの説明

http://bmrb.protein.osaka-u.ac.jp/

生体高分子のNMRデータのデータベース

http://mbs.cbrc.jp/ConfC/
http://mbs.cbrc.jp/DB-SPIRE/
http://ef-site.hgc.jp/eF-site/
http://emnavi.protein.osaka-u.ac.jp/
http://eprots.pdbj.org/jp.cgi

蛋白質構造変化部位データベース
PDBエントリに含まれる配列モチーフのデータベース
静電ポテンシャルなど分子表面物性のデータベース
生体分子や生体組織の3次元電子顕微鏡データ
蛋白質構造百科事典
大腸菌の全蛋白質を無細胞系で合成した際の可溶率と合成量のデータベース
酵素の立体構造等に基づいた触媒機構分類データベース

http://tp-esol.genes.nig.ac.jp/

EzCatDB

検索ノード

検索インタフェイス

遺伝子DB

インデックスHyperEstraier

質問

Biological Magnetic Resonance
Data Bank (BMRB)
ConfC
DB-SPIRE
eF-siteEM Navigater
eProtS

生命科学関連
公開データベース

オリジナルサイトURL

http://gibk26.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/3dinsigh
生体分子の立体構造・性質・機能に関する統合データベース
t/3DinSight.html

http://mbs.cbrc.jp/EzCatDB/
http://gibk26.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/image/gGallery of Biomolecules
分子構造の画像データベース
allery.html
Gene Wiki
http://en.wikipedia.org/wiki/Portal:Gene_Wiki Wikipedia中の遺伝子・蛋白質ページ
発現プロファイルや蛋白間相互作用などをまとめたヒト遺伝子統合
Genome Network Project
http://genomenetwork.nig.ac.jp/
データベース
http://pharminfo.pharm.kyotoGLIDAGPCR-リガンド相互作用データベース
u.ac.jp/services/glida/
Glycoepitope Antibody
http://www.glyco.is.ritsumei.ac.jp/epitope/
糖鎖抗原データベース
http://hatodas.harima.riken.go.jp/hatodas_v2/q
HATODAS2
蛋白質の重原子化実験データベース
uery/queryheavy.jsp
Hepatitis Virus Database (HVDB)
http://s2as02.genes.nig.ac.jp/
肝炎ウイルスの配列データベース
http://hetpdbnavi.nagahama-iHet-PDB Navi.
PDB中の低分子-高分子相互作用データベース
bio.ac.jp/index.php
Hintdbhttp://hintdb.hgc.jp/hint/
実験的に得られた蛋白間相互作用のデータベース
ハイスループットデータから予測された蛋白間相互作用のデータ
HitPredict
http://hintdb.hgc.jp/htp/
ベース
KEGG GENES
http://www.genome.ad.jp/dbget/
ゲノムが解読された生物の遺伝子カタログ
Molecule of the Month
http://www.pdbj.org/mom/Goodsell博士による毎月のPDB中の立体構造の解説
OLIGAMI
http://protein.t.soka.ac.jp/oligami/
蛋白質のオリゴマー構造のデータベース
PDBj
http://www.pdbj.org/index_j.html
日本蛋白質構造データバンク
PGE
http://www.bioa.jst.go.jp/
マウス胚の遺伝子発現パターンデータベース
PIR
http://pir.georgetown.edu/
多数のリンクを含む蛋白質統合データベース
http://cube.socs.waseda.ac.jp/pages/jsp/ja/ind
ProMode蛋白質の基準振動解析データベース
ex.jsphttp://dna01.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/pronit/prProNIT
蛋白質-核酸相互作用の熱力学データベース
onit.html
http://gibk26.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/pronuc/
ProNuc蛋白質-核酸複合体の構造データベース
pronuc.html
Protein Globe
http://www.pdbj.org/globe/
球面上の距離で構造類似性を表現した蛋白質の世界
Protein Mutant Database
http://spock.genes.nig.ac.jp/~pmd/pmd.html
蛋白質変異データベース
Protein Quaternary Structure
http://www.ebi.ac.uk/pdbe/pqs/
蛋白質の４次構造データベース
Proteopedia
http://www.proteopedia.org/
蛋白質などの分子の３次元百科事典
http://gibk26.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/prother
ProTherm
蛋白質と変異体の熱力学データベース
m/protherm.html
Rice Proteome Database (RiceProDB) http://gene64.dna.affrc.go.jp/RPD/
イネの組織やオルガネラの２次元電気泳動
イネタンパク質構造データベース (RPSD) http://structure.rice.dna.affrc.go.jp/
イネ蛋白質構造データベース
Two-Dimensional Electrophoresis
http://hitech-d.iwateヒト唾液腺癌細胞蛋白質の２次元電気泳動
med.ac.jp/biochem/biochem/kamo/index.html
Database of HSG cells proteins
UniProt
http://www.uniprot.org/
詳細な注釈がついた蛋白質統合データベース
VIPERdb
http://viperdb.scripps.edu/
正二十面体型ウイルスの構造データベース
http://pdbj.protein.osaka万見(yorodumi)
PDBや電顕の３次元構造を気軽に楽しむウェブページ
u.ac.jp/emnavi/viewtop.php
http://www.genome.jp/dbgetPDB中の蛋白質・核酸を鎖ごとに編成しなおした配列・立体構造
PDBSTRbin/www_bfind?pdbstr
データベースPDBWiki
http://pdbwiki.org/wiki/Main_Page
コミュニティによるPDBエントリへの注釈の知識ベース
http://www.tanpaku.org/news_release/
TPプレスリリース(tppress)
ターゲット・タンパク研究で発表されたプレスリリース一覧
ターゲット・タンパク研究で取り組まれている膜たんぱく質など307のhttp://www.tanpaku.org/tp_gallery/
TP構造ギャラリー(tpgallery)
構造データベース
ターゲットタンパク研究プログラムの各課題の成果を、Cell
TP Atlas
http://net.genes.nig.ac.jp/tpatlas/
Illustratorを使用したネットワーク図をベースにしてとりまとめたデー
タベース
ターゲット・タンパク研究で開発された実験プロトコルを整理した
PREIMShttps://preims.tanpaku.org/preims/index.jsp
データベース
実験方法をCell Illustratorなどによる概要図と技術の概要や活用事
http://p4dAT Atlas
例のテキストを組み合わせて、分かりやすく表現することを目指した
www.genes.nig.ac.jp/at_atlas/index.html
枠組みAutophagy Database
http://tp-apg.genes.nig.ac.jp/autophagy/
オートファジー関連蛋白やそのホモログの構造や機能、文献情報■概要
・散在する多数の蛋白質関連データベースの情報を蛋白質ごとにまとめて一覧できるシステム■特徴
・検索対象DB数：47件（右上表参照）
・検索エンジンにはHyperEstraierを使用し、サーバやノードを分散配置したP2P連携が可能
・各データベースの蛋白質のIDを検索インデックスの属性として持ち、ウェブブラウザの検索インターフェイス上に蛋白質IDによる一括した表示を可能にしている。
・各種蛋白質ファミリーのIDやPDBIDもインデックスの属性として持つので、ファミリーで一括した表示、特定の立体構造に限定した表示も可能である。
■現在までの状況
・DBの追加・データ更新自動化

データベース横断検索サービス公開の意義と、Web検索サービスとの比較
hi■データベースがロボットスクリプト向けに公開する情報■検索対象データの自動取得に関する問題と対策
ロボットスクリプト

到達困難

人間による取得範囲の調査・取得作業

取得可能（コスト高・低速）（自動的・高速）（コスト高・低速）②http://NBDC.jp/cgi?word=query
DB実体ページ
query DATA

検索

DBのトップページ（※URLは架空の物を記述）。
他のサイトからリンクが張られている。

13件（約28％）

詳細情報１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
詳細情報２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
詳細情報３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
その他・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・①のトップページから検索スクリプトを介して遷移するページ（※URLは架空の物を記述）。
トップページや他のページからのリンクが張られていない。
サイトマップも作成されていない。

横断検索システムが検索対象データを自動取得するプロセスの種類
ネットワーク上をロボットスクリプトがリンクを辿って自動的に巡回し、検索対象のデータをインデックス化する方式は、低コストで高速だが、深層Webのデータ（他のページから直接リンクされていない）は取得が困難である（上図参照）。
公開されている学術情報データベースはこのような深層Webに配置している物も多いため、DBごとにWebのどこに設置しているかを見分ける必要がある。また、ページタイトルやスニペット表示もDBごとに人間が設定することで、利用者が検索結果から目的の結果を取得しやすくなる。
このため、NBDCの横断検索ではデータベースインデックスをオリジナルサイトから取得する際には、Web検索サービスやDB横断検索サイトで一般的に利用されている自動クローリングロボットの他に、人間による取得範囲の調査・取得作業を併用し、検索結果の網羅性と品質を保っている。

■robots.txt設定有り

34件（約72％）

209件（約64％）

取得可能

DBトップページ

B. TogoProtにおけるrobots.txt設定データベースの割合

117件（約36％）

取得可能①http://NBDC.jp/index.html

A. 生命科学データベース横断検索におけるrobots.txt設定データベースの割合■robots.txt設定無し

各横断検索サービスの中で、robots.txtを規定し、検索ロボットスクリプトへ検索対象を指示している割合を示す。robots.txtファイルはデータベースサイトごとに設置され、サイト内のどこにデータが存在するかを記述するサイトマップ、データをロボットで自動取得してもよいか指定する「allow」および「disallow」パラメータから構成されている。
横断検索とTogoProtでrobots.txtを設置しているサイトはそれぞれ36%、28％程度であり、ロボットスクリプトへ積極的に情報を開示しているDBは多くはない。
今後、DBサイト管理者ごとにrobots.txtやサイトマップ情報を設置することで、ロボットスクリプトでのデータ取得が容易になれば、横断検索サービス管理の効率化につながると考えられる。

■特定分野用語の検索方法について
生命科学分野と一般分野で複数の意味がある単語の例
検索語句

生命科学分野における意味

一般的なWeb検索エンジンで優先的に表示される意味

マウス

生物名

情報端末の入力デバイス

プロテイン

タンパク質

タンパク質を主成分とするサプリメント

翻訳

mRNAからタンパク質が生合成されることある言語で表された文章を他の言語に置き換えて表すこと

ボトルネック

生物集団における遺伝的多様性の減少

電子情報や各種トラフィックの流れにくい部分

検索語が複数の意味を持つ場合、一般的なWeb検索エンジンでは片方の意味の検索結果が優先されて表示され、利用者の要求が満たされないことがある（表参照）。 このような場合、利用者自身が検索語を複数入力し再検索を行うか、検索結果一覧から必要な結果を取捨選択する必要がある。
このような利用者の想像と検索結果の不一致をなくすため、検索対象DBの大部分を、Integbioデータベースカタログに記載された生命科学系、タンパク質系DBに限定した。
このために、生命科学関連に絞った信頼度の高いDBの検索結果を迅速に入手できる。
またクエリ変換にはライフサイエンス辞書を採用し、精度の高い語句変換（上表の各単語の変換や、「遺伝子」→「gene」 「偽遺伝子」→「pseudogene」等）を利用できる。

今後の展望
NBDCより公開している生命科学系データベース横断検索およびTogoProtは、一般的なWeb検索サービスと比較し、高い網羅性と生命科学系情報に特化した検索精度を備えている。
今後は利便性と運用効率向上のため、対象データベースの範囲を広げ、検索対象データベース管理者ともrobots.txt（サイトマップ）の情報公開など相互に協力し、さらに利用者からの意見も積極的に取り入れていく方針である。

Licensed under a Creative Commons 表示2.1 日本
license (c)2012 バイオサイエンスデータベースセンター