KEGG

Γονιδιωματικές πληροφορίες

Αρκετούς μήνες μετά την έναρξη του έργου KEGG το 1995, δημοσιεύτηκε η πρώτη αναφορά για την πλήρη αλληλουχία γονιδιώματος βακτηρίων. Από τότε όλα τα δημοσιευμένα πλήρη γονιδιώματα συλλέγονται στο KEGG και για ευκαρυωτικά κύτταρα και για προκαρυωτικά κύτταρα. Η βάση δεδομένων KEGG GENES περιέχει πληροφορίες επιπέδου γονιδίου/πρωτεΐνης και η βάση δεδομένων KEGG GENOME περιέχει πληροφορίες επιπέδου οργανισμού για αυτά τα γονιδιώματα. Η βάση δεδομένων KEGG GENES αποτελείται από σύνολα γονιδίων για τα πλήρη γονιδιώματα και τα γονίδια σε κάθε σύνολο δίνονται ως σχόλιο με τη μορφή των αντιστοιχιών γνωστοποίησης προς τα διαγράμματα σύνδεσης των χαρτών οδών του KEGG, των μονάδων KEGG και των ιεραρχιών BRITE.
Αυτές οι αντιστοιχίες γίνονται χρησιμοποιώντας την έννοια των ορθολόγων. Οι χάρτες οδών του KEGG σχεδιάζονται με βάσει την πειραματικά στοιχεία σε συγκεκριμένους οργανισμούς, αλλά σχεδιάζονται ώστε να είναι εφαρμόσιμοι και σε άλλους οργανισμούς, επειδή διαφορετικοί οργανισμοί, όπως ο άνθρωπος και το ποντίκι, μοιράζονται συχνά ταυτόσημες οδούς που αποτελούνται από λειτουργικά ταυτόσημα γονίδια που λέγονται ορθολογικά γονίδια ή ορθόλογα. Όλα τα γονίδια στη βάση δεδομένων KEGG GENES ομαδοποιούνται σε τέτοια ορθόλογα στη βάση δεδομένων KEGG ORTHOLOGY (KO). Λόγω των κόμβων (γονιδιακών προϊόντων) των χαρτών οδού του KEGG, καθώς και των μονάδων KEGG και των ιεραρχιών BRITE, δίνονται αναγνωριστικά KO, οι αντιστοιχίες αναγνωρίζονται μόλις τα γονίδια στο γονιδίωμα σημειωθούν με αναγνωριστικά KO από τη διεργασία γονιδιωματικού σχολιασμού στο KEGG.

Χημικές πληροφορίες

Οι χάρτες μεταβολικής οδού του KEGG σχεδιάζονται ώστε να αναπαριστάνουν τις διπλές όψεις του μεταβολικού πλέγματος: το γονιδιωματικό πλέγμα του τρόπου σύνδεσης των γονιδιωματικά κωδικοποιημένων ενζύμων ώστε να καταλύουν διαδοχικές αντιδράσεις και το χημικό πλέγμα των χημικών δομών του υποστρώματος και των προϊόντων που μετασχηματίζονται από αυτές τις αντιδράσεις. Ένα σύνολο ενζυμικών γονιδίων στο γονιδίωμα θα ταυτοποιήσει τα πλέγματα της ενζυμικής σχέσης όταν υπερτίθεται στους χάρτες οδού KEGG, που με τη σειρά τους χαρακτηρίζουν τα πλέγματα μετασχηματισμού της χημικής δομής επιτρέποντας την ερμηνεία των βιοσυνθετικών και των βιοαποσυνθετικών δυναμικών του οργανισμού. Εναλλακτικά, ένα σύνολο μεταβολιτών ταυτοποιημένων στο μεταβολιδίωμα θα οδηγήσει στην κατανόηση των εμπλεκόμενων ενζυματικών οδών και γονιδίων.
Οι βάσεις δεδομένων στην κατηγορία χημικές πληροφορίες, που συνολικά ονομάζονται KEGG LIGAND, είναι οργανωμένοι παίρνοντας τη γνώση από το χημικό δίκτυο. Στην αρχή του έργου KEGG, το KEGG LIGAND αποτελείτο από τρεις βάσεις δεδομένων: KEGG COMPOUND για χημικές ενώσεις, KEGG REACTION για χημικές αντιδράσεις και KEGG ENZYME για αντιδράσεις στην ενζυμική ορολογία. Τώρα, υπάρχουν τρεις επιπλέον βάσεις δεδομένων: KEGG GLYCAN για τις γλυκάνες και δύο βοηθητικές βάσεις δεδομένων αντιδράσεων που ονομάζονται RPAIR (στοιχίσεις ζεύγους αντιδρώντων (reactant pair alignments)) και RCLASS (τάξη αντίδρασης). Το KEGG COMPOUND έχει επίσης επεκταθεί για να περιέχει διάφορες ενώσεις όπως ξενοβιοτικά (xenobiotics), εκτός από τους μεταβολίτες.

Πληροφορίες για την υγεία

Στο KEGG, οι ασθένειες θεωρούνται ως διαταραγμένες καταστάσεις του βιολογικού συστήματος που προκαλούνται από διαταραχές γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων και τα φάρμακα θεωρούνται ως διαφορετικοί τύποι διαταρακτών. Η βάση δεδομένωνKEGG PATHWAY περιλαμβάνει όχι μόνο τις κανονικές καταστάσεις, αλλά επίσης τις διαταραγμένες καταστάσεις των βιολογικών συστημάτων. Όμως, οι χάρτες οδών των ασθενειών δεν μπορούν να σχεδιαστούν για τις περισσότερες ασθένειες επειδή οι μοριακοί μηχανισμοί δεν είναι καλά κατανοητοί. Μια εναλλακτική προσέγγιση λαμβάνεται στη βάση δεδομένων KEGG DISEASE, που απλά καταλογοποιεί τους γνωστούς γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες των ασθενειών. Αυτοί οι κατάλογοι μπορούν, ενδεχομένως, να οδηγήσουν σε πιο πλήρη διαγράμματα σύνδεσης των ασθενειών.
Η βάση δεδομένων KEGG DRUG περιέχει δραστικά συστατικά των εγκεκριμένων φαρμάκων στην Ιαπωνία, τις ΗΠΑ και την Ευρώπη. Διακρίνονται ανάλογα με τη χημική δομή και/ή τα χημικά συστατικά και συσχετίζονται με τα μόρια του στοχευόμενου φαρμάκου, τα μεταβολίζοντα ένζυμα και άλλες πληροφορίες του πλέγματος των μοριακών αλληλεπιδράσεων στους χάρτες οδών KEGG και τις ιεραρχίες BRITE. Αυτό ενεργοποιεί μια ολοκληρωμένη ανάλυση των φαρμακευτικών αλληλεπιδράσεων με τις γονιδιωματικές πληροφορίες. Τα ακατέργαστα φάρμακα και άλλες ουσίες σχετικές με την υγεία, που είναι εκτός της κατηγορίας των εγκεκριμένων φαρμάκων, αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων KEGG ENVIRON. Οι βάσεις δεδομένων στην κατηγορία πληροφοριών υγείας ονομάζονται συλλογικά KEGG MEDICUS, οι οποίες περιλαμβάνουν επίσης οδηγίες χρήσης (package inserts) όλων των εμπορικών φαρμάκων στην Ιαπωνία.

Πρότυπο συνδρομής

Τον Ιούλιο του 2011, το KEGG εισήγαγε ένα πρότυπο συνδρομής για την μεταφόρτωση FTP download λόγω των σημαντικών περικοπών της κρατικής χρηματοδότησης. Το KEGG συνεχίζει να είναι ελεύθερα διαθέσιμο μέσω της ιστοσελίδας του, αλλά αυτό το γεγονός έχει προκαλέσει συζητήσεις σχετικά με την βιωσιμότητα των βάσεων δεδομένων της βιοπληροφορικής.