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).

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.