Аннотация базы данных SDAP

Structural Database of Allergenic Proteins and food allergens

• Ovidiu Ivanciuc, PhD — глава группы



• Werner Braun, PhD



• Catherine H. Schein, PhD



• Randall M. Goldblum, MD



• Edward G. Brooks, MD



• Terumi Midoro-Horiuti, MD, PhD

База составляется экспертами на основе списка аллергенов, предсоставленного веб-сервером Международного Союза Иммунологических Обществ (International Union of Immunological Societies, IUIS), с добавлением соответствующей литературной информации и информации о структурах из банков данных SwissProt, PIR, NCBI, PDB.

Стартовая страница, по моему мнению, весьма удобна для пользователя. Главную страницу можно разделить на две части: слева находятся ссылки на ресурсы Университета, ссылки на популярные биоинформатические ресурсы, в т.ч. на различные классификации протеинов, а так же ссылки на ресурсы данной базы. Левая часть доступна с любой страницы базы, что дает возможность получить доступ к любой другой странице или ресурсу с любой страницы базы. Что очень важно, в этой части есть ссылки на FAQ (часто задаваемые вопросы) и руководство по использованию базы ("мануал"). Так же можно посмотреть информацию о базе: обзор, общую информацию, информацию о текущей версии, информацию о создателях и публикациях.

Собственно на главной странице есть ссылка на мануал. Есть так же ссылки на списки аллергенов, в т. ч. в алфавитном порядке. Предоставлена возможность сравнения двух последовательностей с помощью подсчета E1-E5 Property-Based Peptide Similarity Index:

Есть ссылки на отдельные списки аллергенов с эпитопами и аллергены с PDB-структурами, что, наверное будет полезно специалистам. Вообще на главной странице базы предоставлены много различных возможностей для поиска аллергенов — полный список, алфавитный список, список по эпитопам и PDB — среди упомянутых, так же список аллерегенов по классификации PFAM. Есть возможность поиска в базе по предоставленной fasta-последовательности с помощью алгоритма PD sequence similarity index, или возможен поиск по fasta-последовательности с помощью алгоритма FASTA 3.5.
Сейчас в базе 886 записей об аллергенах. Много это или мало? Наверное, достаточно. Но аллергенов в природе определенно больше. Тем не менее, база выглядит весьма заоелненной. Могу для сравнения привести результат запроса: Query "([uniprot-Description:*allergen*] | [uniprot-Keywords:*allergen*]) " found 1473 entries.

Перед характеристикой поисковых инструментов базы имеет смысл описать формат документа базы.

Из документа можно получить название аллергена, научное и общеупотребительное название вида - источника, тип аллергена, описание, узнать, относится ли аллерген к списку IUIS
Например:

Dac g 1 — название аллергена

Остальные поля:

Species - Scientific Name — Dactylis glomerata

Species - Common Name — orchard grass

Allergen Type — grass Poales

Allergen Description — AgDg1

Class — IUIS

При переходе по ссылке в имени аллрегена можно получить дополнительную информацию - ссылки на статьи в PubMed, ссылки на соответствующую информацию в PFAM, SwissProt и т. д.
Так выглядит результат поиска:

Allergen	Species - Scientific Name	Species - Common Name	Allergen Type	Allergen Description	Class
Pan s 1	Panulirus stimpsoni	spiny lobster	foods	tropomyosin	non-IUIS
Par j 1	Parietaria judaica		weed Rosales	lipid transfer protein; homolog: pathogenesis related protein PR14	IUIS

А так может выглядеть документ, относящийся к определенному аллергену:

Allergen Par j 1

Allergen Par j 1 Type weed Species - Systematic Name Rosales; Parietaria judaica Species - Common Name   Keywords lipid transfer protein; homolog: pathogenesis related protein PR14 Class IUIS Par j 1 - Isoallergens

No Isoallergen 1 Par j 1.0101 2 Par j 1.0102 3 Par j 1.0201 Par j 1 - Protein Sequences

Source Link to Source View Sequence FASTA@SDAP BLAST@ExPASy BLAST@PIR FASTA@PIR PROSITE@PIR SwissProt P43217 Go! Go! Go! Go! Go! Go! SwissProt O04404 Go! Go! Go! Go! Go! Go! SwissProt Q40905 Go! Go! Go! Go! Go! Go! FASTA@SDAP: FASTA search against all SDAP allergen sequences performed at SDAP BLAST@ExPASy: BLAST search performed at the Expert Protein Analysis System (ExPASy) proteomics server of the Swiss Institute of Bioinformatics (SIB) BLAST@PIR: BLAST search performed at PIR - Protein Information Resources FASTA@PIR: FASTA search performed at PIR - Protein Information Resources PROSITE@PIR: PROSITE search performed at PIR - Protein Information Resources Inspect AutoMotif results for Par j 1. AutoMotif contains a database of PCPMer motifs for allergens. AutoMotif home page AutoMotif summary Browse AutoMotif proteins Browse AutoMotif families Par j 1 - Pfam domains

Sequence Pfam sequence Pfam family Allergens from this Pfam family Pfam database Pfam region First amino acid Last amino acid P43217                 NL11_PARJU PF00234 Go! Pfam A 1 4 91     PF00234: Protease inhibitor/seed storage/LTP family O04404                 NL12_PARJU PF00234 Go! Pfam A 1 41 128     PF00234: Protease inhibitor/seed storage/LTP family Q40905                 NL13_PARJU PF00234 Go! Pfam A 1 40 127     PF00234: Protease inhibitor/seed storage/LTP family Pfam is a database of multiple sequence alignments and hidden Markov models covering protein domains and families Par j 1 - Epitopes

No Epitope Exact Match @SDAP Peptide Similarity @SDAP Exact Match @PIR Position Type Description 1 VQGKEKEP Go! Go! Go! 18-25 IgE   2 SKGCCSGAKRLD Go! Go! Go! 26-37 IgE   3 KTGPQRV Go! Go! Go! 41-47 IgE   4 PKHCGIVD Go! Go! Go! 72-79 IgE   5 PAHKARLE Go! Go! Go! 118-125 IgE   J. A. Asturias, N. Gomez-Bayon, J. L. Eseverri, and A. Martinez, Par j 1 and Par j 2, the major allergens from Parietaria judaica pollen, have similar immunoglobulin E epitopes, Clin. Exp. Allergy 2003, 33, 518-524.

Теперь о результатах тестирования различных поисковых и других инструментов базы:

Тип поискового сервиса	Результат	Примечания
Алфавитный список с возможностью поиска по первой букве	Список аллергенов, чьи названия начинаются на некоторую букву, например D	Соответствующие ссылки даны на главной странице. Имена аллергенов, по которым и идет поиск, даются по биологическому названию источника.
Список аллергенов с имеющейся записью PDB	Выводит список аллергенов с имеющейся записью PDB	В документе есть дополнительная секция — ссылка на ресурс PDB, некоторая информация, так же ссылки на онлайн-инструменты для просмотра PDB — например WebMol. При прохождении по ссылке попадаем на соотвествующую страницу PDB RCSB
Список аллергенов с имеющейся 3D-моделью	Выводит список аллергенов с имеющейся 3D-моделью	Пока в этом списке один аллерген — Jun a 3 Ссылка на пресловутую 3D-модель не работает, однако можно посмотреть с помощью WebMol. Чем этот сервис отличается от представления информации об аллергенах, имеющих PDB-кристалл, не совсем понятно.
Список аллерегенов с эпитопами	Выводит список аллерегенов с эпитопами	В документе появляется новая секция — эпитопы данного аллергена. Можно получить последовательности эпитопов, выполнить поиск по последовательности в банке данных PIR (странно, что не в Uniprot или хотя бы в Swissprot), можно поискать точное совпадение в базе SDAP или поискать похожие с помощью алгоритма PD (см. ниже)
Список семейств PFAM, содержащих аллергены	Выводит список этих семейств	Плучаем по две ссылки на каждой строке результата, одна — на список аллергенов в этом семействе, другая — непосредственно на документ PFAM.
Классификация PFAM для аллергенов	Выводит список семейств с перечнем аллергенов в каждом семействе	Вариант предыдущего сервиса, принципиально от него не отличается
Список аллергенов SDAP	Обычный алфавитный список	В случае если ничего, кроме первой буквы имени, об аллерегене неизвестно, хотя даже в таком случае имеет смысл воспользоваться поиском по первой букве
Список аллергенов с последовательностями в SDAP	Выводит список аллергенов, где каждому соответствует идентификатор последовательности	Идентификаторы обычно представляют собой 7-8 значное число, иногда на первом месте стоит буква О. Зачем они нужны, не совсем ясно. Данный список ненамного короче полного (на 32 хита)
Поиск по виду аллергена	Можно получить все альбумины, вицилины, и т.д	Фактически, выдает список всех аллергенов, в поле Description для которых есть данный термин. Например, поиск по термину Albumin даст все альбумины и 2S альбумины, парвальбумины и т. д., а поиск по термину 2S albumin — только 2S альбумины, что будет вложенным множеством по отношению к предыдущему поиску.

В целом данную группу сервисов можно оценить высоко. Все списки проверены и работают, практически все предоставляют какой-то специфический тип информации, т.е. почти каждый список характеризует какой-то класс объектов. Есть, конечно и недочеты, они в основном перечисленны в примечаниях: использование банка данных PIR, неразвитый (будем надеяться — временно) список по 3D-модели, фактическое дублирование списка по первой букве полным списком, определенно менее удобным в использовании (всего хитов на данный момент 886) и списком с последовательностями. В целом достаточно разветвленная система списков может позволить найти нужный аллерген очень быстро.

Теперь о собственно поисковых инструментах:

Тип поискового сервиса	Алгоритм	Запрос	Результат	Примечания
Поиск по названию, имени, источнику, etc		Search Field: Source — common name Search Term: lobster	Найдено два аллергена, оба из лобстера (что неудивительно)	Возможность искать по одному из 5ти полей: название, источник (научное название), источник (общеупотребительное название), описание, все поля. Отдельно реализована возможность поиска среди пищевых аллергенов
FASTA-поиск в базе SDAP	FASTA 3.45	EFQTAQHLRILA CQQWLGGGKQAXQS GTSGPSWTLD — последовательность из аллергена Sin a 1, слегка измененная	Выдает таблицу, аналогичную таблице, выдаваемой программой BLAST. В данном случае E score составил 5.1e-09, bit score составил 49.6	Простой вариант поиска, в котором пользователь вводит последовательность и некоторое имя для нее.
FAO-WHO-поиск аллергена	FASTA 3.45, больше дополнительных параметров	RIPGQRKEFQQAQH LRAIPLQWLHKQAMQ SGSGPSPQGPQQRPP LLQQCCNQEEPLCVCPTL KGASKAVRQQLEQQGQQGP HVISADSRIYQTAGGGGC NIPQVSVCP FKKTMPGPS — последовательность из аллергена Sin a 1, слегка измененная. Дополнительные параметры: FASTA alignments for an 80 amino acids sliding window, sequence identity cutoff: 35 То же самое, но Sequence identity cutoff: 65 Последовательность: EFQTAQHLRILACQQW LGGGKQAXQS GTSGPSWTLD Exact match for contiguous amino acids, 6 аминокислот То же самое, но 10 подряд идущих аминокислот	Построил 38 выравниваний данной последовательности с последовательностью аллергена аллергена Sin a 1, для каждого было определено значение Identity Построил так же 38 выравниваний, значения Identitiy в среднем несколько ниже. Выдает точные соответствия блоков из 6 аминокислот. Если соответствия нет, пишет: No match found in SDAP for: <блок>. В данном случае программа выдала два соответствия с другим аллергеном — Bra j 1, и множество соответствий с исходным аллергеном Соответствий не найдено	Выбор дополнительных параметров основан на Правилах отнесения вещества к группе аллергенов. В соответствии с этими правилами, вещество можно отнести к аллерегену, если а) Сходство для окна из 80 а.о. более 35% б) Есть полностью соответствующие блоки по 6 а.о. На основании этого выбираются дополнительные параметры для поиска. Первый тип поиска — поиск по последовательности, аналогичный предыдущему. Второй — поиск по окну, применим для больших последовательностей (не меньше 80 а.о.). Третий — поиск по совпадению блоков а.о. — применим так же в случае последовательностей меньше 80 а.о. Необходимо отметить, что такая гибкая система поиска позволяет найти аллерген в любом случае. Предложенные значения по умолчанию следует в большинстве случаев оставлять без изменения
Сравнение двух пользовательских последовательностей	PD index	Seq1: EFQTAQH LRILACQQWL GGGKQAXQ SGTSGPSWTLD Seq2: EFQQAQHLR ACQQWLHKQ AMQSGSGPS PQGPQQRPPLL QQCCNELHQ EEPLCVCP	Выдает похожие последовательности из базы ALL_SEQ, минимальное значение PD и соответствующую ему последовательность: Minimum PD=12.76 EFQQAQHLR ACQQWLHK QAMQSGSGPS PQGPQQRPP	База последовательностей автоматически генерируется из данных NCBI из последовательностей, аннотации которых содержат слово "alleregen"

В целом база производит приятное впечатление. Качественные и разветвленные системы поиска, интеграция базы с другими, более общими базами, понятный и простой интерфейс могут помочь в исследовании аллергенов. Конечно, пока возможности базы не очень широки, но уже достаточно серьезны. К сожалению, неизвестно, поддерживается ли база сейчас. Заявлено, что апдейт базы происходит раз в три месяца, между тем последний апдейт произошел 25 января 2005 года. Следует надеяться, что это временные трудности. Оценка, поставленная мной за базу по пятибальной шкале — "четыре с плюсом".

© Галкин Иван, 2006