BioGRID

Η BioGRID (Biological General Repository for Interaction Datasets) είναι μια δημόσια βάση δεδομένων με ελεύθερη πρόσβαση, η οποία παρέχει πληροφορίες για γενετικές και πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις για βασικούς οργανισμούς μοντέλα και για τον άνθρωπο. Δημιουργήθηκε το 2003 από τους Mike Tyers, Bobby-Joe Breitkreutz και Chris Stark στο Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute του Mount Sinai Hospital, με το όνομα GRID και στην πορεία εξελίχθηκε και μετονομάσθηκe σε BioGRID. Οι επισκέπτες της ιστοδελίδας μπορούν να αναζητήσουν ένα σύνολο πληροφοριών για την πρωτεΐνη ή τη δημοσίευση  που τους ενδιαφέρει επιλέγοντας τον οργανισμό που επιθυμούν. Συνεργάζεται με βάσεις δεδομένων οργανισμών μοντελων όπως οι Entrez-Gene, SGD, TAIR, FlyBase κ.α. Αποτελεί μέλος της Κοινοπραξίας Διεθνών Μοριακών Συναλλαγών (ΙΜΕx) και χρηματοδοτείται από τα BBSRC, NIH και CIHR.

Ιστορικά Στοιχεία

Το 2003 τέθηκε επίσημα σε εφαρμογή η βάση δεδομένων ως GRID (General Repository for Interaction Datasets). Αργότερα μετονομάστηκε σε BioGRID παρέχοντας ελεύθερη πρόσβαση σε υψηλής απόδοσης (high throughput, HTP) σύνολα δεδομένων. Ακολούθως δόθηκε η δυνατότητα αρχικά της αύξηση των δεδομένων που προαναφέρθηκαν και έπειτα της σύγκρισής τους με δεδομένα για αλληλεπιδράσεις τα οποία προέρχονται από χαμηλής απόδοσης (LTP) μελέτες οι οποίες εστιάζουν κυρίως στη βιβλιογραφία. Με την ίδρυση της χαρακτηρίστηκε ως μια εξειδικευμένη βάση δεδομένων, οι πληροφορίες της οποίας περιορίζονταν αποκλειστικά στη ζύμη. Στην πορεία όμως αναπτύχθηκε και πλέον καλύπτει αλληλεπιδράσεις που αφορούν 66 είδη οργανισμών ανάμεσα στα οποία συγκαταλέγονται κύριοι οργανισμοί μοντέλα αλλά και το ανθρώπινο είδος. Αρχικά διαχωρίστηκε σε μικρότερες βάσεις δεδομένων, κάθε μία από τις οποίες αφορούσε έναν οργανισμό. Πλέον, η πιο πρόσφατη έκδοση, παρέχει ένα ενιαίο σύνολο πληροφοριών που επιτρέπει την αναζήτηση σε διάφορους οργανισμούς ταυτόχρονα. Παράλληλα με τον αριθμό των οργανισμών, ο αριθμός των σχολιασμένων αλληλεπιδράσεων της BioGRID αυξήθηκε από 30000 πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις σε πάνω από 1000000 πρωτεϊνικών, γενετικών και χημικών αλληλεπιδράσεων στην τρέχουσα έκδοση. Η BioGRID αναπτύχθηκε αρχικά στο Ινστιτούτο Ερευνών Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute του Mount Sinai Hospital, επεκτάθηκε όμως και πλέον περιλαμβάνει ομάδες  στο Institut de Recherche en Immunologie et en Cancérologie του πανεπιστημίου του Μόντρεαλ, στο Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics του πανεπιστημίου του Πρίνστον και στο Wellcome Trust Center for Cell Biology του πανεπιστημίου του Εδιμβούργου. Αρχικά, τα δεδομένα της BioGRID εστίαζαν στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών και γενετικές, όμως μετά από διαδοχικά στάδια επέκτασης και εξέλιξης υπάρχουν δεδομένα μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων (PTM), όπως θέσεις φωσφορυλίωσης και ουβικουιτινίωσης, που προέρχονται τόσο από HTP όσο και από LTP μελέτες. Πρόσφατα η BioGRID επεκτάθηκε ακόμα περισσότερο συμπεριλαμβάνοντας νέα δεδομένα για γενετικές ή/και πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις που αφορούν φάρμακα, μεταβολίτες και άλλα μικρά βιοδραστικά μόρια. Τέλος συνεχίζει να επεκτείνεται και να εξελίσσεται σε μηνιαία βάση, αναπτύσσοντας νέα εργαλεία για τη διεξαγωγή στοχοθετημένων επιστημονικών αναλύσεων.

Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων και Στατιστικά Στοιχεία

Από τον Σεπτέμβριο του 2016 (έκδοση 3.4.140), η BioGRID περιέχει 1.072.173 πρωτεΐνες και γενετικές αλληλεπιδράσεις. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις αντιστοιχούν σε 621.534 πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις και 450.534 γενετικές αλληλεπιδράσεις. Αυτά τα δεδομένα εξήχθησαν απευθείας από 47.223 δημοσιεύσεις που αξιολογήθηκαν με το "χέρι", και επισημάνθηκαν με το "χέρι", οι οποίες εντοπίστηκαν από τη βιοϊατρική βιβλιογραφία με αναζητήσεις λέξεων-κλειδιών και προσεγγίσεις εξόρυξης κειμένου . Η τρέχουσα πλατφόρμα σχολιασμού παρέχει αναφορές για > 100 εκατομμύρια μοναδικά ψευδώνυμα, αναγνωριστικά, συστηματικά ονόματα και αναφορές MOD για > 200 οργανισμούς, σε σύγκριση με το προηγούμενο σύστημα σχολιασμού που υποστηρίζει ~ 48 εκατομμύρια αναγνωριστικά για ~ 100 υποστηριζόμενους οργανισμούς. Τα δεδομένα της BioGRID διανέμονται ελεύθερα μέσω βάσεων δεδομένων και μετα-βάσεων δεδομένων οργανισμού εταίρων και είναι άμεσα διαθέσιμα σε διάφορες μορφές. Εκτός από τη γενική εκτίμηση της δημοσιευμένης βιβλιογραφίας για τα κύρια είδη μοντέλων, η BioGRID αναλαμβάνει θεματικά σχέδια περιορισμού σε περιοχές ιδιαίτερης σημασίας για τις βιοϊατρικές επιστήμες, όπως το σύστημα ουμπικουϊτίνης-πρωτεοσώματος , το οποίο έχει τεκμηριώσει 130.184 θέσεις τροποποίησης ουμπικουϊτίνης σε πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από 8681 ανθρώπινα γονίδια και 20.019 θέσεις σε 2549 πρωτεΐνες ζύμης, όλες οι οποίες θα απελευθερωθούν ως ενοποιημένο σύνολο δεδομένων μέχρι τα τέλη του 2016. Η διερεύνηση της BioGRID συντονίζεται μέσω ενός Συστήματος Διαχείρισης Αλληλεπίδρασης (IMS) το οποίο διευκολύνει τα αρχεία αλληλεπίδρασης συλλογής μέσω δομημένων κωδικών στοιχείων, οντολογιών φαινοτύπων και σχολιασμού γονιδίων. Η αρχιτεκτονική της BioGRID έχει βελτιωθεί για να υποστηρίξει ένα ευρύτερο φάσμα τύπων αλληλεπίδρασης και μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων, ώστε να καταστεί δυνατή η αντιπροσώπευση πιο σύνθετων αλληλεπιδράσεων πολλαπλών γονιδίων / πρωτεϊνών, να ληφθούν υπόψη οι κυτταρικοί φαινότυποι μέσω δομημένων οντολογιών, να επιταχύνουν την επεξεργασία μέσω ημιαυτόματων προσεγγίσεων εξόρυξης κειμένου και να βελτιώσουν τον ποιοτικό έλεγχο της επιμέλειας. Η BioGRID περιέχει δεδομένα για 38.559 πρωτεϊνικές PTMs όπως επιμετράτε από 4317 δημοσιεύσεις. Μέσω περιεκτικών προσπαθειών επιμέλειας, η BioGRID περιλαμβάνει τώρα μια σχεδόν ολοκληρωμένη σειρά αλληλεπιδράσεων που έχουν αναφερθεί μέχρι σήμερα στην πρωτογενή βιβλιογραφία για την εκκολαπτόμενη ζύμη (Saccharomyces cerevisiae), το thale cress (Arabidopsis thaliana) και τη μαγιά σχάσης (Schizosaccharomyces pombe).
Μια νέα πτυχή της BioGRID είναι η κάλυψη χημικών αλληλεπιδράσεων, τυπικά για στόχους φαρμάκου-πρωτεΐνης και / ή αλληλεπιδράσεις γονιδίου-φαρμάκου. Η απελευθέρωση της BioGRID 3.3.123 (Απρίλιος 2015) περιελάμβανε 27.034 αρχεία αλληλεπίδρασης χημικού-στόχου που προέρχονται από το DrugBase, μια βάση δεδομένων με χειρωνακτικά επιμελημένες σχέσεις φαρμάκου-στόχου. Προς το παρόν, η BioGRID περιέχει 2519 μοναδικά γονίδια / πρωτεΐνες από 21 οργανισμούς που συνδέονται με 4999 συνολικά μοναδικά χημικά όπως ορίζονται από 8989 δημοσιεύσεις.
Το 2016, το Google Analytics ανέφερε ότι η BioGRID έλαβε κατά μέσο όρο 124.232 προβολές σελίδων και 14.444 μοναδικούς επισκέπτες ανά μήνα, έναντι 88.080 προβολών σελίδων και 12.399 μοναδικών επισκεπτών το μήνα, κατά το 2014. Τα αρχεία δεδομένων BioGRID λήφθηκαν κατά μέσο όρο 10.135 φορές το μήνα κατά το 2016, έναντι 9256 λήψεων μηνιαίως το 2014. Στα στατιστικά αυτά στοιχεία δεν περιλαμβάνεται η ευρεία διάδοση των σελίδων της BioGRID από διάφορες βάσεις δεδομένων εταίρων, όπως οι βάσεις δεδομένων Saccharomyces Genome, PomBase, Candida Genome, Worm-Base, FlyBase, TAIR, ZFIN και MGD και οι μετα-βάσεις δεδομένων NCBI, UniProt, Pathway Commons, BeagleDB κ.α. Το 2016, η βάση χρηστών BioGRID εντοπίστηκε κυρίως στις ΗΠΑ (29%), ακολουθούμενη από την Κίνα (10%), το Ηνωμένο Βασίλειο (7%), τη Γερμανία (6%), τον Καναδά (5%), την Ιαπωνία (4%) , την Ινδία (4%), τη Γαλλία (4%) και όλες τις άλλες χώρες (31%).

Αλληλεπιδράσεις και Μοντέλα Ανάλυσης της BioGrid

Η πρόσβαση σε ενοποιημένα σύνολα δεδομένων πρωτεϊνών και γενετικών αλληλεπιδράσεων είναι κρίσιμη για την αποσαφήνιση της λειτουργίας γονιδίων και πρωτεϊνών, καθώς και για την ανάλυση των ιδιοτήτων τους σε παγκόσμιο δίκτυο. Η BioGRID, όπως έχει ήδη αναφερθεί, είναι μια ελεύθερα προσβάσιμη βάση δεδομένων φυσικών και γενετικών αλληλεπιδράσεων που περιλαμβάνει περισσότερες από 116000 αλληλεπιδράσεις από οργανισμούς όπως Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster και Homo sapiens. Πρόσφατα, προστέθηκαν πάνω από 30000 αλληλεπιδράσεις που προέκυψαν από επισταμένη μελέτη και έρευνα πάνω στον σακχαρομύκητα . 
Όσον αφορά τις πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις, περιγράφουν τους μοριακούς μηχανισμούς μεταξύ τους εντός των κυττάρων και αντικατοπτρίζουν την δυναμική πρακτικά όλων των κυτταρικών αποκρίσεων. Από την άλλη, οι γενετικές αλληλεπιδράσεις αποκαλύπτουν τις λειτουργικές σχέσεις που αφορούν σε ρυθμιστικά κυτταρικά μονοπάτια και μηχανισμούς . Τελικά, το σύνολο των αλληλεπιδράσεων αυτών παρέχει μια εικόνα σχετικά με τις λειτουργίες και τη ρύθμιση των κυττάρων, καθιστώντας την βάση δεδομένων BioGrid εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο στην έρευνα. 
Πλέον, οι πλατφόρμες που περιλαμβάνουν αποτελέσματα πρωτεομικής και γονιδιωματικής ανάλυσης οδηγούν σε έναν μεγάλο όγκο δεδομένων που μπορεί κανείς να επεξεργαστεί. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις τα αποτελέσματα αυτά διαφέρουν μεταξύ τους και δεν υπάρχει η πολλές φορές η κατάλληλη σύγκλιση μεταξύ τους, καθιστώντας την ύπαρξη ενός ενιαίου format και μιας κοινής βάσης δεδομένων απαραίτητη, όπου η επεξεργασία τους θα γίνεται βάση ενός συστήματος High Throughput Analysis (ΗΤΡ), όπως η BioGrid, που μελετά φυσικές, αλλά και γενετικές αλληλεπιδράσεις .
Πιο συγκεκριμένα, η ΗΤΡ προσέγγιση χρησιμοποιείται με σκοπό την αποσαφήνιση και ανακάλυψη νέων πρωτεϊνών και γονιδιωματικών δικτύων, στηριζόμενη σε φυσικά, βιοχημικά και γενετικά δεδομένα, που λαμβάνονται από το σύστημα ως αρχικές υποθέσεις για την ανάλυση των προαναφερθέντων. Αυτές οι παραδοχές οδηγούν στην ανάλυση των δεδομένων με βάσει μεθόδους, όπως i) η  Y-2-Hybrid μέθοδος, η οποία διερευνά αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνικών ζευγών, ii) η Mass Spectrometric μέθοδος, η οποία αναλύει σύμπλοκα πρωτεϊνών υψηλής καθαρότητας και iii) οι Genetic Array και η Molecular Barcode μέθοδοι ανάλυσης, οι οποίες εστιάζουν στην συστημική αναγνώριση θνησιγόνων συνθετικών γενετικών αλληλεπιδράσεων . H BioGrid περιλαμβάνει τις ανωτέρω μεθόδους ανάλυσης σε μεγάλη κλίμακα, με 12994 αλληλεπιδράσεις μεταξύ 4478 πρωτεϊνών, καθώς και 6119 αλληλεπιδράσεις μεταξύ 1440 γονιδίων . Τελικά, τα είδη των αλληλεπιδράσεων που περιλαμβάνονται στην BioGrid, επιτρέπουν την πρόβλεψη της λειτουργίας πρωτεϊνών και γενετικών στοιχείων, μέσω συγκριτικής ανάλυσης, αλλά και της ισχύος μιας αλληλεπίδρασης που διερευνάται κάθε φορά. 

Χρηματοδότηση

Η BioGRID χρηματοδοτείται μέσω χορηγιών από τα παρακάτω ινστιτούτα και ιδρύματα: National Institutes of Health, Canadian Institutes of Health Research, Genome Québec και Genome Canada