国際糖鎖構造リポジトリの“Enrichment cycle”◯ 新町大輔1、木下聖子1,2、青木 ポール信行1、藤田 晶大1、土屋 伸一郎1、松原 正陽3、山田 一作3、奥田 修二郎4、鹿内 俊秀2、藤田 典昭2、イェレナ ソロビヨワ2、鈴木 芳典2、川嵜 敏祐5、成松 久2
1創価大、 2産総研、3野口研、4新潟大、5立命館大

我々は2014年4月より、国際糖鎖構造リポジトリであるGlyTouCan[1]（http://glytoucan.org）を開発し、これまで約5万件の糖鎖構造がGlyTouCanに登録されている。GlyTouCanでは登録された糖鎖構造のキュレーションは行われていないが、各糖鎖構造にはユニークなアクセッション番号が割り当てられ、このアクセッション番号から糖鎖構造を参照することができる。登録方法としては、糖鎖構造の描画ツールや糖鎖構造表記を利用した方法、ファイルアップロードを用意している。また、GlyTouCanでは糖鎖構造の登録だけでなく、登録された糖鎖構造から構造情報を処理し、糖鎖構造に関連するデータの充実化を進めている。具体的には、次のような生成を行っている。１）糖鎖構造の質量、２）モチー
フ構造との関係性、３）トポロジーとの関係性、４）IUPAC, GlycoCT, WURCSといった糖鎖構造表記の生成を行っている。GlyTouCanでは、糖鎖構造情報並びに関連データはRDFで保存し、データの取り出しにはSPARQLを利用している。RDF・SPARQLの利用により、一つの糖鎖構造から関連するデータをまとめて取得することができる。この技術を利用して各糖鎖構造の詳細な情報をGlyTouCanのエントリーページで可視化している。さらに、GlyTouCanパートナーから提供されたデータ（登録された糖鎖構造とその構造に関係する外部リンク）により、外部のデータベースとの連携も行えるようになった。
そして、将来的には、エントリーページの糖鎖構造をテンプレートとして編集し、編集した糖鎖構造を新規登録できる方法を検討している。この方法により、登録 → 情報の充実化 → 可視化 → エントリーページからの編集・登録というサイクルが可能になる。これらによってGlyTouCanの充実化を図ることが期待できる。

[1] Aoki-Kinoshita, et al., “GlyTouCan 1.0 – the international glycan structure repository.”
Nucleic Acids Research, 44(D1):D1237-42, 2016. PubMed ID: 26476458

エントリーページの糖鎖構造を、描画画面に移すことで、元の糖鎖構造に編集を加えることができる仕組みを検討している。そうすることで、編集した糖鎖構造を新しい糖鎖構造として登録することが可能になる。
これによって、再びこの登録への手順からスタートすることになり、GlyTouCanにおける情報の充実化を図ることが期待できる。

Unique Glycan
ID+Structure Data

Glycan Databases

Sharing② Obtain Unique
Glycan ID④Curation① Structure
Registration

Knowledge-Sharing of Glycan
Knowledgevia Internet

Annotation Data

Glycan ID③Manuscript submission
Glycan Research

Glycan ID

Research Paper

GlyTouCanでは、糖鎖構造を登録するための様々な方法を提供している。ユーザーにとって簡単な方法の一つとしてGlycanBuilder[2]を使った糖鎖構造の描画による登録がある。このツールには簡単に糖鎖構造を描画できるように、
N−Glycan, O-Glycan, Glycosphingolipidなどの構造がテンプレートとして用意されている。また、情報系のユーザーに対し、テキスト形式を利用して、フォームとファイルアップロードによる登録方法を提供している。また、APIからの登録も検討している。現在は登録に対応している糖鎖構造
表記は、GlycoCT[3]とWURCS[4]になっている。
[2] Damerell D et al, “The GlycanBuilder and GlycoWorkbench glycoinformatics
tools: updates and new developments” Biol Chem 393(11):1357-1362, 2012.
[3] Herget S, et al., “GlycoCT-a unifying sequence format for carbohydrates”
Carbohydr. Res, 343(12):2162-2171, 2008.
[4] Tanaka et al., “WURCS: the Web3 unique representation of carbohydratestructures” JCIM, 54(6):1558-1566, 2014.

Registration

Enrichment

Edit

登録された糖鎖構造を元に、メタデータを自動的に生成される仕組みになっている。生成された各データは、エントリーページで確認できる。上部にあるサマリー部分には、アクセッション番号、糖鎖構造の質量、糖鎖配列（IUPACExtended）が表示され、生成された他のデータもこのエントリーページに表示される。また、糖鎖構造を参照する引用文も用意している。GlyTouCanでは下記に示す外部のデータベースとのリンクも提供している。これはGlyTouCanパートナー（GlyTouCanと連携している組織・団体）から提供されたデータ（登録された糖鎖構造とその糖鎖構造に関係する外部リンク）を元に、RDFで関係性を構築したものである。
• Bacterial Carbohydrate Structure
DataBase (BCSDB)• GlycoEpitope• GlycomeDB• JCGGDB• PDBj, PDBe, RCSB PDB• PubChem

Entry view

Acknowledgements
This research was supported by National Bioscience Database Center (NBDC), Japan Science andTechnology Agency (JST), and National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).

糖鎖構造の登録後、入力された構造情報から以下の情報を生成する。
1. 糖鎖構造を構成する単糖や置換基から、モノアイソト
ピック質量を計算する。計算に利用している主要のア
イソトープ原子量は、CIAAW (http://www.ciaaw.org/atomic-masses.htm) にあるデータを用いている。
2. 糖鎖構造に見られる構造パターンをモチーフ構造を使って比較し、糖鎖構造との関係性を生成する。
3. 糖鎖構造情報から糖鎖構造のトポロジー（結合情報を除いた構造）を生成する。
4. 他の糖鎖構造表記を生成する。GlyTouCanでは、WURCSをメインとして利用しており、GlyTouCanの変換システムにより、WURCSからIUPAC Condensed,IUPAC Extendedの糖鎖配列が生成される。また、GlycoCT condensedの場合は、IUPAC Condensed,IUPAC Extended、WURCSの３つに変換される。

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