Кіріспе

Зерттеу орталығы

Еуропалық биоинформатика институты (EMBL EBI) – үкіметаралық ұйым (ҰҰ), ол Еуропалық молекулалық биология зертханасы (EMBL) отбасының құрамында биоинформатика саласындағы зерттеулер мен қызметтерге бағытталған. Ол Кембридж қаласының жанындағы Хинкстон ауданындағы Велком геномдық кампусында орналасқан және 600-ден астам штаттық қызметкерді жұмысқа алады. Институттың басшылары – Рольф Апвейлер, Алекс Бейтман, Эван Бирни және Ұлттық геномика деректері орталығының ғылыми кеңесші кеңесінің мүшесі Гай Кокран – Пекин геномика институтының BIG Data Center халықаралық зерттеу желісінің құрамында қызмет етеді. Бұдан өзге, EMBL EBI биологиялық деректермен жұмыс істеудің негіздерін оқытатын және олардың зерттеулері үшін қолжетімді биоинформатикалық құралдардың кең спектрін насихаттайтын оқу бағдарламаларын ұйымдастырады, бұл құралдар EMBL EBI-ге негізделген және одан тыс жерлерде де қолданылады.

Биоинформациялық қызметтер

EMBL EBI-нің маңызды міндеттерінің бірі – биологиялық деректерді дерекқорлар жиынтығында тіркеу және сақтау, оның ішінде Ensembl (толық геномдық тізбек деректері), UniProt (ақуыз тізбегі мен түсіндірмелер дерекқоры) және Protein Data Bank (ақуыз бен нуклеин қышқылының үшіншілік құрылым дерекқоры). Сонымен қатар, Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) сияқты немесе Clustal Omega тізбектерді салыстыру құралы секілді әртүрлі онлайн қызметтер мен құралдар ұсынылып, деректерді одан әрі талдауға мүмкіндік береді.

БЛАСТ

BLAST – биомакромолекулалардың бастапқы құрылымын, ең көп кездесетіні ДНК/РНК нуклеотидтік тізбегі және биоинформатикалық деректер базасында сақталған ақуыздардың аминқышқылдық тізбегін сұраныс тізбегімен салыстыруға арналған алгоритм. Алгоритм, BLOSUM 62 сияқты бағалау матрицасын пайдаланып, қолжетімді тізбектерді сұранысқа қатысты бағалайды. Ең жоғары баға алған тізбектер функционалдық және эволюциялық ұқсастық тұрғысынан сұранысқа ең жақын туысқандарды көрсетеді. BLAST арқылы деректер базасын іздеу үшін енгізілген деректер дұрыс форматта болуы керек (мысалы, FASTA, GenBank, PIR немесе EMBL форматында). Пайдаланушылар іздеу үшін нақты деректер базасын таңдап, қолданылатын бағалау матрицаларын және құралды іске қосу алдында басқа параметрлерді орната алады. BLAST нәтижелеріндегі ең жақсы сәйкестіктер олардың есептелген E мәніне сәйкес реттеледі (деректер базасында кездейсоқ түрде ұқсас немесе одан да жоғары баға алған сәйкестіктердің болу мүмкіндігі).

Клустальды Омега

Clustal Omega – бірнеше реттіліктерді сәйкестендіру (MSA) құралы, ол кем дегенде үш және ең көп дегенде 4000 кіріс ДНК және белок реттіліктерінің ең оңтайлы сәйкестендірілуін табуға мүмкіндік береді. Clustal Omega алгоритмі тізбектердің соңғы сәйкестендірілуін шығару үшін екі профильдік жасырылған Марков модельдерін (HMM) қолданады. Clustal Omega нәтижесін нұсқау ағаш (ең жақсы жұптасқан реттіліктердің филогенетикалық байланысы) түрінде көрсетуге болады немесе сұраулар арасындағы өзара реттілік ұқсастығы бойынша реттеуге болады. Clustal Omega-ның Muscle, ProbCons сияқты басқа MSA құралдарынан басты артықшылығы – нәтижелердің жоғары дәлдігін сақтай отырып, оның тиімділігінде.

Топ

EMBL EBI базасында орналасқан Ensembl – геномдық деректерді ұйымдастырылған түрде сақтайтын, Ensembl жобасымен қолдауға алынатын деректер қоры. Ensembl модельді организмдердің геномдарын үздіксіз анотациялаумен айналысады және зерттеушілерге әрбір геном туралы толыққанды биологиялық ақпаратты қамтитын кең ауқымды ресурсты ұсынады. Сақталған эталондық геномдардың анотациясы автоматты түрде және тізбектелген деректер негізінде жүзеге асырылады. Ensembl – бұл веб-браузер арқылы қолжетімді, жалпыға ортақ геномдық деректер қоры. Сақталған деректермен графикалық интерфейс арқылы өзара әрекеттесуге болады, ол деректерді кариотиптен бастап, жеке гендерге және нуклеотидтік тізбектерге дейін әртүрлі деңгейде көрсетуге мүмкіндік береді. Алғашқыда омыртқалы жануарларға баса назар берген Ensembl, 2009 жылдан бері Ensembl Genomes атты серік жобасы арқылы өсімдіктер, саңырауқұлақтар, омыртқасыздар, бактериялар және басқа да түрлердің геномдары туралы анотацияланған деректерді ұсынады. Ensembl жобасының әртүрлі деректер базаларында 50 000-нан астам эталондық геном сақталған.

PDB

PDB – ақуыздар және нуклеин қышқылдары сияқты биологиялық макромолекулалардың үш өлшемді құрылымдарының мәліметтер базасы. Мәліметтер әдетте рентгендік кристаллография немесе ЯМР спектроскопиясы арқылы алынады және әлемнің түкпір-түкпіріндегі құрылымдық биологтар PDB мүше ұйымдары – PDBe, RCSB, PDBj және BMRB арқылы қолмен жібереді. Мәліметтер базасына оның мүшелерінің веб-сайттары арқылы, оның ішінде PDBe (EMBL EBI-де орналасқан) арқылы қол жеткізуге болады. wwPDB консорциумының мүшесі ретінде PDBe макромолекулалық құрылым мәліметтерін мұрағаттау және сақтау жөніндегі ортақ міндетке көмектеседі.

UniProt

UniProt – бұл UniProt Knowledgebase (UniProt KB), UniProt Reference Clusters (UniRef) және UniProt Archive (UniParc) дерекқорларында сақталатын ақуыз тізбегі және түсіндірме деректерінің онлайн репозиторийі. Бастапқыда EMBL EBI, Швейцарияның биоинформатика институты (SIB) (бірлесіп Swiss Prot және TrEMBL дерекқорларын күтіп ұстайды) және Протеин ақпараттық ресурсы (PIR) (Протеин тізбегі дерекқорына ие) жеке жобалары ретінде жоспарланған, бірақ әлемдік протеин деректерінің көбеюі 2002 жылы UniProt құру үшін олардың бірлесуіне әкелді. UniProt-та сақталған әрбір ақуызға бірегей UniProt идентификаторы беріледі. Әрбір жазбаға жиналған түсіндірме деректері логикалық бөлімдерге (мысалы, ақуыз функциясы, құрылымы, экспрессиясы, тізбегі немесе тиісті жарияланымдар) ұйымдастырылған, бұл қызығушылық тудыратын ақуыз туралы толыққанды мәлімет алуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, сыртқы дерекқорларға және бастапқы дерек көздеріне сілтемелер де ұсынылады. Ақуыз атауы/идентификаторы бойынша стандартты іздеуден өзге, UniProt веб-сайтында BLAST іздеу, тізбектерді салыстыру немесе белгілі бір пептидтерді қамтитын ақуыздарды табуға арналған құралдар бар.