Введение
Инициатива в области биоинформатики
Онтология генов (GO) – это крупная биоинформатическая инициатива, направленная на унификацию представления атрибутов генов и продуктов генов у всех видов. В частности, проект ставит следующие цели: 1) поддерживать и развивать контролируемый словарь атрибутов генов и продуктов генов; 2) аннотировать гены и продукты генов, а также собирать и распространять данные аннотаций; и 3) предоставлять инструменты для удобного доступа ко всем аспектам данных, предоставляемых проектом, и обеспечивать функциональную интерпретацию экспериментальных данных с использованием GO, например, посредством анализа обогащения. GO является частью более масштабного классификационного проекта Open Biomedical Ontologies и входит в число первоначальных кандидатов на членство в OBO Foundry. В то время как номенклатура генов фокусируется на самих генах и их продуктах, онтология генов фокусируется на функциях генов и продуктов генов. GO также расширяет эту работу, используя язык разметки для обеспечения машиночитаемости данных (не только генов и их продуктов, но и курированных атрибутов) и унификации этих данных для всех видов (в отличие от конвенций номенклатуры генов, которые различаются в зависимости от биологического таксона).
The Gene Ontology (GO) is a major bioinformatics initiative to unify the representation of gene and gene product attributes across all species. More specifically, the project aims to: 1) maintain and develop its controlled vocabulary of gene and gene product attributes; 2) annotate genes and gene products, and assimilate and disseminate annotation data; and 3) provide tools for easy access to all aspects of the data provided by the project, and to enable functional interpretation of experimental data using the GO, for example via enrichment analysis. GO is part of a larger classification effort, the Open Biomedical Ontologies, being one of the Initial Candidate Members of the OBO Foundry. Whereas gene nomenclature focuses on gene and gene products, the Gene Ontology focuses on the function of the genes and gene products. The GO also extends the effort by using a markup language to make the data (not only of the genes and their products but also of curated attributes) machine readable, and to do so in a way that is unified across all species (whereas gene nomenclature conventions vary by biological taxon).
История
Генная онтология была первоначально разработана в 1998 году консорциумом исследователей, изучавших геномы трех модельных организмов: Drosophila melanogaster (плодовая мушка), Mus musculus (мышь) и Saccharomyces cerevisiae (пивные или пекарские дрожжи). Многие другие базы данных модельных организмов присоединились к Консорциуму генной онтологии, внося вклад не только в данные аннотаций, но и в разработку онтологий и инструментов для просмотра и использования этих данных. Значительный вклад в этот проект вносят многие крупные базы данных растений, животных и микроорганизмов. По состоянию на июль 2019 года, GO содержит 44 945 терминов и включает 6 408 283 аннотации для 4 467 различных биологических организмов.
Аннотация
Аннотация генома охватывает сбор данных о продукте гена, а аннотации GO используют термины GO для этого. Аннотации, созданные кураторами GO, интегрируются и распространяются на веб-сайте GO, где их можно загрузить напрямую или просмотреть онлайн с помощью AmiGO. Например, Traceable Author Statement (TAS) означает, что куратор прочитал опубликованную научную статью, и метаданные этой аннотации содержат ссылку на эту статью; Inferred from Sequence Similarity (ISS) означает, что куратор-человек проанализировал результаты поиска сходства последовательностей и подтвердил их биологическую значимость. Аннотации, полученные в результате автоматизированных процессов (например, переназначение аннотаций, созданных с использованием другой терминологии аннотирования), получают код Inferred from Electronic Annotation (IEA). В 2010 году более 98% всех аннотаций GO были получены вычислительным путем, а не кураторами, но по состоянию на 2 июля 2019 года только около 30% всех аннотаций GO были получены вычислительным путем. Поскольку эти аннотации не проверяются человеком, консорциум GO считает их несколько менее надежными, и они, как правило, относятся к более общим, менее детализированным терминам. Полные наборы данных аннотаций можно загрузить с веб-сайта GO. Для поддержки разработки аннотаций консорциум GO проводит семинары и обучает новые группы кураторов и разработчиков. Было разработано и реализовано множество алгоритмов машинного обучения для предсказания аннотаций генов онтологии.
Инструменты
Существует большое количество инструментов, доступных как онлайн, так и для скачивания, которые используют данные, предоставляемые проектом GO. Подавляющее большинство из них разработано сторонними организациями; Консорциум GO разрабатывает и поддерживает два инструмента: AmiGO и OBO Edit. AmiGO – это веб-приложение, позволяющее пользователям выполнять поиск, просматривать и визуализировать онтологии и данные аннотации генов. Он также включает инструмент BLAST, инструменты для анализа больших наборов данных и интерфейс для непосредственного запроса базы данных GO. AmiGO можно использовать онлайн на веб-сайте GO для доступа к данным, предоставляемым Консорциумом GO, или скачать и установить для локального использования в любой базе данных, использующей схему базы данных GO (например). Это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное в составе дистрибутива go dev. OBO Edit – это независимый от платформы редактор онтологий с открытым исходным кодом, разработанный и поддерживаемый Консорциумом генной онтологии. Он реализован на Java и использует подход, основанный на графах, для отображения и редактирования онтологий. OBO Edit включает в себя комплексный интерфейс поиска и фильтрации, с возможностью выделения подмножеств терминов для визуального различия; пользовательский интерфейс также можно настроить в соответствии с предпочтениями пользователя. OBO Edit также оснащен логическим выводом, который может определять связи, не указанные явно, на основе существующих отношений и их свойств. Хотя он был разработан для биомедицинских онтологий, OBO Edit можно использовать для просмотра, поиска и редактирования любых онтологий. Его можно свободно скачать.
Консорциум
Консорциум генной онтологии — это объединение биологических баз данных и исследовательских групп, активно участвующих в проекте генной онтологии. В него входят базы данных модельных организмов и мультивидовых белковых баз данных, группы разработки программного обеспечения и специализированная редакция.