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NAR:人類虛擬代謝資料庫——整理人類和腸道菌群與營養和疾病


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人類虛擬代謝資料庫——整理人類和腸道菌群與營養和疾病

The Virtual Metabolic Human database: integrating human and gut microbiome metabolism with nutrition and disease

Nucleic Acids Research, [11.561], correspondence, 2018-10-30

第一作者:Alberto Noronha

通訊作者:Ronan M T Fleming, Ines Thiele

主要單位:盧森堡大學,系統醫藥中心

其它作者: Jennifer Modamio, Yohan Jarosz, Elisabeth Guerard, Nicolas Sompairac, German Preciat, Anna Dröfn Daníelsdóttir, Max Krecke, Diane Merten, Hulda S Haraldsdóttir, Almut Heinken, Laurent Heirendt, Stefanía Magnúsdóttir, Dmitry A Ravcheev, Swagatika Sahoo, Piotr Gawron, Lucia Friscioni, Beatriz Garcia, Mabel Prendergast, Alberto Puente, Mariana Rodrigues, Akansha Roy, Mouss Rouquaya, Luca Wiltgen, Alise Žagare, Elisabeth John, Maren Krueger, Inna Kuperstein, Andrei Zinovyev, Reinhard Schneider

導讀

VMH資料庫整合了人類代謝、腸道菌群、疾病、營養和ReconMaps五類資源,包括5180個代謝物, 17,730個化學反應, 3695個人類基因, 255個遺傳病, 818個微生物, 632,685個微生物基因和8790種食物;

結合人類和腸道菌群重建更可信的代謝模型,通過共享命名聯絡各資料庫,如人類代謝和腸道菌群資源共享代謝物和反應;

網站可實現資料檢索、探索、通路圖視覺化和飲食方案設計4大功能,關鍵字還可連結至外部57個數據庫檢視更多資訊;

作者還開發了程式呼叫介面,方便程式設計批量查詢和其它程式呼叫;

本資料庫有助於生物醫學相關人員飲食設計、組學資料解析和提出科學假設。

摘要

複雜疾病存在多影響因素,可被組學方法檢測。資料庫可以幫助資料解釋潛在機制。因此,我們建立人類虛擬代謝(Virtual Metabolic Human, VMH,

http://www.vmh.life)資料庫整合了當今人類代謝的知識,和五個互聯的資源——人類代謝、腸道微生物組、疾病、營養和ReconMaps。VMH包括5180非冗餘代謝物, 17,730非冗餘化學反應, 3695人類基因, 255個遺傳病, 818個微生物, 632,685個微生物基因和8790種食物。VMH的特點有:(i) 結合人類和腸道菌群重組更可信的代謝模型;(ii) 資料可視為7種人類代謝圖譜;(iii) 營養設計師功能;(iv) 友好的使用者網頁介面和程式設計的介面,方便程式設計和軟體批量呼叫;(v) 支援使用者反饋,方便社群共同參與;(vi) 連線了57種網路資源。VMH是一款新穎、跨學科的資料庫,用於生物醫藥使用者資料解析和建立假設。

主要結果

圖1. 人類虛擬代謝(VMH)資料庫概覽

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VMH資料庫有兩種介面,包括5種不同但彼此聯絡的資源。使用者可以採用兩種模式來訪問資料庫:(i) 友好的網頁,(ii) 程式設計介面,允許其它程式訪問資料庫。資料庫的核心是重建了一系列反應。資料庫內容包括5種資源,通過命名法共享: (i) 人類代謝和腸道菌群資源共享代謝物和反應;(ii) 營養資源對映至代謝物,便與人類和腸道菌群聯絡起來;(iii) 疾病包括可影響的基因和生物標記,與人類和腸道菌群中名稱共享。最終,ReconMaps通過代謝物和反應與人類代謝相連。

圖2. VMH的主要功能預覽

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A. 查詢:(1) 使用者可以使用快速搜尋欄Quick Search bar檢索所有資源;(2) 使用瀏覽Browse按扭,或資源面板(3)檢視指定資源。(4) 在任何時間,可使用底部的反饋按扭報告使用中的問題。(5) 例 如使用者使用快速檢索h2o,會顯示不同型別結果的表格。

B. 探索:(6) 每個結果的詳細頁面,還包括附加資訊,和與其它資料庫的連結(7)。(8) 舉個例子,選擇Associated human reactions可檢視其資訊詳細,包括其相關的實體,如人類基因(9)

C. 視覺化:(10) VMH可以通過ReconMaps視覺化代謝通路;(11) 使用者可以使用通路圖左側欄來搜尋代謝物,在右邊的通路圖(12)中定位。也可以輕鬆檢索特異感興趣的反應並可視化顯示(13),也可以通過COBRA工具上傳模擬的實驗資料(14);

D. 設計:(15) 可用食物面板電子設計飲食,選中的食物可以指定重量(16),同時有(17)上部面板中會顯示食物的詳細資訊,當方案確定後,使用者可以下載此方案進行實驗;

表1. VMH連結的資料庫列表和簡介

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