2010年的基因本体论：扩展和完善

摘要

简介

基因本体论（GO；http://www.geneontology.org)项目是一个主要的合作生物信息学倡议，旨在标准化跨物种的基因和基因产品属性的表示。该项目提供了一个用于描述基因产品特征的受控词汇表，支持来自GO Consortium（GOC）成员的基因产品注释数据，并开发了访问和处理这些数据的工具。在过去十年里，GOC从建立三个模型生物数据库（小鼠、酵母和苍蝇）扩展到包括世界上的；植物、动物和微生物基因组的主要存储库。GOC免费提供其本体论、注释和工具来推进生物研究。

本体发展

GO在代表生物学、分子功能（MF）、生物过程（BP）和细胞成分（CC）三个方面继续成熟。表1说明了GO网站和数据库的当前内容。

新关系类型和术语之间的新链接类型

最初，GO使用两种关系类型链接术语：是（_a）和第_部分。的原始用途第_部分调控过程及其调控过程之间的关系没有提供足够的特异性，用户无法进行查询，以区分在生物过程中起调控作用的基因产品与直接作用的基因产物。此外，在分子功能本体论中，调节功能与它们调节的功能之间没有关系。在过去两年中，我们增加了调节,积极_调节、和消极_调节监管条款与其受监管父母之间的关系。三个人调节关系允许GO正确地表示生物学的重要领域，其中一个过程影响另一个过程的表现、分子功能或质量，但可能不是该过程本身的一部分。例如，“转录调控”不是“转录”的一部分，但位于转录过程之外，并控制其如何展开。这个调节GO中的关系专门用于表示必要的调节，即：如果B调节A、 当B出现时，它总是调节A，但A可能并不总是由B调节。引入这些关系将允许用户提出有关控制过程本质的重要问题，这些控制过程是许多生物学的基础。

最近，我们还推出了has_part（有部件）与GO的关系。从父级的角度来看，它代表了部分-整体关系，因此是对第_部分关系。在GO中，关系Ahas_part（有部件）B意味着A必然（总是）有B作为一个部分；即，如果A存在，则B也作为A的一部分存在。如果A不存在，则B可能存在，也可能不存在。例如，“单元格信封”has_part（有部件）“质膜”是指细胞膜始终有一个质膜作为一部分，但质膜可能不作为细胞膜的一部分而存在。

也许最重要的变化是GO现在包含了三个不同分支之间的链接：MF、BP和CC第_部分MF和BP之间的关系以及调节MF和BP内部以及BP和MF之间的关系。（参见中的示例图1). 有关各种新的和旧的关系类型及其在GO中的使用的详细讨论，请访问http://geneontology.org/GO.ontology-ext.relations.shtml.

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图1。

新的本体内和本体间关系。(A类)一个示例调节箭头指出了两个BP术语之间的联系。一个示例第_部分圆圈表示MF项和BP项之间的链接。A类调节BP项和MF项之间的联系用三角形表示。(B类)一个示例has_part（有部件）箭头指示了两个CC术语之间的链接。

本体之间的新关系和新链接为用户提供了多种用途。首先，通过本体之间的链接，注释现在可以从一个本体传播到另一个本体。这方面最明显的例子是，当分子功能具有第_部分与生物过程的关系。我们希望我们的用户能够超越跨本体链接的这一基本好处，开始使用本体和本体注释提出更多假设性问题。例如，如果用户知道控制代谢过程的调节过程，并且知道在调节过程中发挥作用的分子功能类型，那么现在可以询问哪些基因产物可能参与调节特定的代谢过程。

基因产物公告

GO联盟成员使用电子和手动方法注释基因产品，随着新的分析技术和实验方法的出现，对这些方法进行了改进。生成的注释集存放在GO存储库和GO数据库中，可以使用AmiGO进行查询。表1显示了数据集、注释的基因产物和注释基因产物的物种的当前数量。

参考基因组计划(三)联合注释跨12种生物体的基因组，重点是高度保守基因和具有特殊生物医学重要性的基因的协调注释。使用PAINT（系统发育注释参考工具）软件进行功能推断，该软件在系统发育框架中可视化注释[参见Mi等。，此问题(4)]. 参考基因组注释是GO项目的一个重要方面，因为它从有限数量的模式生物中获取实验衍生的生物知识，并利用这些知识在基于系统发育的框架内推断其他生物中类似基因产物的知识。这种类型的注释和推理扩展了GO在许多不同的生物环境中的功能。

更容易接近

总结

GO联盟负责表示大量生物数据的基因产品知识。在过去的几年中，我们一直致力于改进本体论的逻辑框架和全面性。我们现在已经建立了一个系统，它将允许我们继续扩展GO中生物学的表示。新的关系将允许执行更精细的查询，并将开始允许使用本体提出更多假设生成的问题。逻辑结构的改进将允许严格的质量控制，确保本体的完整性和准确性。这些改进将有助于使用本体进行经典的基因聚类实验，方法是填充缺失的关系，否则会导致基因产品不被聚类。

本体论的改进以及持续的注释工作应该使GO成为基因产物在大量生物体中所起作用的更完整的表示。

基金

国家人类基因组研究所（NHGRI）（P41 HG02273 to GO PIs J.A.B.，M.A.，J.M.C.，S.L.）；GO联盟成员数据库获得了多家国立卫生研究院的资助[国立人类基因组研究所（HG000330 to M.G.D.，HG02223 to Wormbase，HG004341 to K.E.，HG003751 to Reactome，HG101315 to S.G.D.，HG002659 to Z.F.I.N.）；国立心肺研究所（HL64541 to R.G.D.），国家普通医学科学研究所（U24GM077905，U24GM088849 to EcoliWiki）]；国家科学基金会（DBI#0703908 to Gramene，DBI#0417062 to TAIR，EF-0523736 to PAMGO）；英国医学研究委员会（G0500293 to FlyBase）；英国心脏基金会（SP/07/007/23671）；欧盟第六框架计划（LSHG-CT-2003-503269 to Reactome）。开放获取费用的资金来源：美国国家人类基因组研究所（批准号：P41 HG02273）。

利益冲突声明。未声明。

致谢

附录

Tanya Z.Berardini、Donghui Li、Eva Huala（TAIR，卡内基科学研究所，植物生物学系，加利福尼亚州斯坦福市，美国）；Susan Bridges、Shane Burgess、Fiona McCarthy（密西西比州立大学AgBase；美国理学硕士）；Seth Carbon、Suzanna E.Lewis、Christopher J.Mungall、Amina Abdulla（BBOP、LBNL、加州伯克利、美国）；瓦莱丽·伍德（英国癌症研究所，英国伦敦）；Erika Feltrin，Giorgio Valle（意大利帕多瓦大学CRIBI）；雷克斯·L·奇索姆（Rex L.Chisholm）、佩特拉·菲（Petra Fey）、帕斯卡尔·高代特（Pascale Gaudet）、沃伦·基布（Warren Kibbe）、悉达塔·巴苏（Siddhartha Basu）、尤利娅·布什曼诺娃（Yulia Bushmanova）（美国伊利诺伊州芝加哥西北；Karen Eilbeck（美国犹他州盐湖城犹他大学埃克斯人类遗传学研究所）；Deborah A.Siegele、Brenley McIntosh、Daniel Renfro、Adrienne Zweifel和James C.Hu（EcoliWiki，德克萨斯农工大学生物化学和生物物理系，德克萨斯州大学城，美国德克萨斯州）；Michael Ashburner，Susan Tweedie（英国剑桥大学遗传学系FlyBase）；亚斯敏·阿拉姆·法鲁克（Yasmin Alam Faruque）、罗尔夫·阿普韦勒（Rolf Apweiler）、安德烈亚·奥金奇洛斯（Andrea Auchinchloss）、阿莫斯·拜罗赫（Amos Bairoch）、丹尼尔·巴雷尔（Daniel Barrell）、大卫·宾斯（David Binns）、玛丽·克劳德·布拉特（Marie-Claude Blatter）、莉迪·布格勒特（Lydie Bouguellet）、艾曼纽尔·布特（Emmanuel Boutet）、莱扎（Lionel Breuza）、阿兰·布里奇（Al，马克·费尔曼（Marc Feuermann）、丽贝卡·福尔格（Rebecca Foulger）、纳丁·格拉兹·古莫夫斯基（Nadine Gruaz-Gumowski）、乌苏拉·欣兹（Ursula Hinz）、拉切尔·亨特利（Rachael Huntley）、西尔维亚·希梅内兹（Silvia Jimenez）、弗洛伦斯·荣戈（Florence Jungo）、纪尧姆·凯勒（Guillaume Keller）、凯蒂·莱霍；onovan、Ivo Pedruzzi、Sylvain Poux、Catherine Rivoire、Bernd Roechart、Tony Sawford、Michel Schneider、Eleanor Stanley、Andre Stutz、Shyamala Sundaram、Michael Tognolli、Ioannis Xenarios（GOA-UniProtKB:EBI、Hinxton、英国和瑞士日内瓦SIB）；Midori A.Harris、Jennifer I.Deegan（née Clark）、Amelia Ireland、Jane Lomax（GO-EBI、Hinxton，英国）；Pankaj Jaiswal（Gramene，俄勒冈州立大学植物病理学系，俄勒冈州科瓦利斯，美国）；Marcus Chibucos、Michelle Gwinn Giglio、Jennifer Wortman（美国马里兰州大学巴尔的摩医学院基因组科学研究所）；Linda Hannick，Ramana Madupu（美国马里兰州罗克维尔市J.Craig Venter研究所）；David Botstein、Kara Dolinski、Michael S.Livstone、Rose Oughtred（美国新泽西州普林斯顿大学路易斯西格勒综合基因组研究所）；Judith A.Blake、Carol Bult、Alexander D.Diehl、Mary Dolan、Harold Drabkin、Janan T.Eppig、David P.Hill、Li Ni、Martin Ringwald、Dmitry Sitnikov（MGI、美国马萨诸塞州巴尔港杰克逊实验室）；坎迪斯·科尔默（美国纽约州奥罗拉威尔斯学院PAMGO）；Trudy Torto-Alalibo（美国弗吉尼亚州弗吉尼亚生物信息研究所PAMGO）；Stan Laulederkind、Mary Shimoyama、Simon Twigger（美国威斯康星州密尔沃基威斯康星医学院RGD）；Peter D’Eustachio，Lisa Matthews（Reactome，纽约大学医学院生物化学系，美国纽约-纽约）；Rama Balakrishnan、Gail Binkley、J.Michael Cherry、Karen R.Christie、Maria C.Costanzo、Stacia R.Engel、Dianna G.Fisk、Jodi E.Hirschman、Benjamin C.Hitz、Eurie L.Hong、Cynthia J.Krieger、Stuart R.Miyasato、Robert S.Nash、Julie Park、Marek S.Skzypek、Shuai Weng、Edith D。Wong（美国加州斯坦福大学遗传系SGD）；Martin Aslett（英国欣克斯顿威康信托桑格研究所）；Juancarlos Chan、Ranjana Kishore、Paul Sternberg、Kimberly Van Auken（美国加利福尼亚州帕萨迪纳加利福尼亚理工学院蠕虫基地）；Varsha K.Khodiyar、Ruth C.Lovering、Philippa J.Talmud（伦敦大学学院，英国伦敦）；Doug Howe，Monte Westerfield（ZFIN，俄勒冈州尤金大学，美国）。

参考文献