Gene Ontology

1. Знакомство с терминологией GO

1) Описание функции белка NADE_BACSU в соответствии с GO-аннотацией

  Онтология GO (название словаря) Количество разных ассоциированных терминов GO Функция белка
(краткое описание, близкое к тексту определения термина(ов) GO
Где?     К сожалению, ничего нет
Зачем, для чего? 3 Biological process (биологический процесс) Ответная реакция на стресс (response to stress)
NAD биосинтетический процесс
Споруляция, приводящая к формированию клеточной споры
Молекулярный механизм? 7 Molecular function (молекулярная функция) Связывание с нуклеотидами
НАД+синтазная (глутамин-гидрализующая) активность
Связывание с АТФ
Лигазная активность
Специфичность?     К сожалению, ничего нет

2) Описание термина GO

GO ID выбранного термина Список синонимов Список ближайших родительских терминов GO с указанием типа связи Список ближайших дочерних терминов GO с указанием типа связи
GO:0009435 reduced nicotinamide adenine dinucleotide biosynthetic process
reduced nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis
reduced NAD biosynthetic process
reduced NAD biosynthesis
oxidized nicotinamide adenine dinucleotide biosynthetic process
oxidized nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis
nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis
NADH biosynthetic process
NADH biosynthesis
NAD synthesis
NAD formation
NAD biosynthesis
NAD anabolism
NAD (reduced) biosynthetic process
NAD (reduced) biosynthesis
NAD (oxidized) biosynthetic process
nicotinamide adenine dinucleotide biosynthetic process
oxidized NAD biosynthesis
oxidized NAD biosynthetic process
NAD (oxidized) biosynthesis		 is_a (inferred): biological_process (GO:0008150)
cellular nitrogen compound metabolic process (GO:0034641)
primary metabolic process (GO:0044238)
cellular process (GO:0009987)
metabolic process (GO:0008152)
nucleobase, nucleoside, nucleotide and nucleic acid metabolic process (GO:0006139)
biosynthetic process (GO:0009058)
cellular metabolic process (GO:0044237)
nitrogen compound metabolic process (GO:0006807)
nucleobase, nucleoside and nucleotide metabolic process (GO:0055086)
small molecule metabolic process (GO:0044281)
cellular biosynthetic process (GO:0044249)
cofactor metabolic process (GO:0051186)
heterocycle metabolic process (GO:0046483)
nucleobase, nucleoside, nucleotide and nucleic acid biosynthetic process (GO:0034654)
nucleoside phosphate metabolic process (GO:0006753)
small molecule biosynthetic process (GO:0044283)
vitamin metabolic process (GO:0006766)
cellular nitrogen compound biosynthetic process (GO:0044271)
coenzyme metabolic process (GO:0006732)
cofactor biosynthetic process (GO:0051188)
heterocycle biosynthetic process (GO:0018130)
nucleobase, nucleoside and nucleotide biosynthetic process (GO:0034404)
nucleotide metabolic process (GO:0009117)
oxidoreduction coenzyme metabolic process (GO:0006733)
pyridine-containing compound metabolic process (GO:0072524)
vitamin biosynthetic process (GO:0009110)
water-soluble vitamin metabolic process (GO:0006767)
coenzyme biosynthetic process (GO:0009108)
nucleotide biosynthetic process (GO:0009165)
pyridine nucleotide metabolic process (GO:0019362)
pyridine-containing compound biosynthetic process (GO:0072525)
water-soluble vitamin biosynthetic process (GO:0042364)
nicotinamide nucleotide metabolic process (GO:0046496)
pyridine nucleotide biosynthetic process (GO:0019363)

is_a: NAD metabolic process (GO:0019674)
nicotinamide nucleotide biosynthetic process (GO:0019359) 		is_a: NAD biosynthetic process
NAD biosynthetic process
NAD biosynthetic process
GO:0005524 Нет is_a (inferred): molecular_function (GO:0003674)
binding (GO:0005488)
nucleotide binding (GO:0000166)
purine nucleotide binding (GO:0017076)
ribonucleotide binding (GO:0032553)
adenyl nucleotide binding (GO:0030554)
purine ribonucleotide binding (GO:0032555)

is_a: adenyl ribonucleotide binding (GO:0032559)
purine ribonucleoside triphosphate binding (GO:0035639) 		Нет
GO:0008795 deamido-NAD+:ammonia ligase (AMP-forming)
diphosphopyridine nucleotide synthetase activity
NAD synthase (AMP-forming)
NAD synthase activity
NAD synthetase activity
NAD(+) synthetase activity
NAD+ synthetase activity
nicotinamide adenine dinucleotide synthetase activity		 is_a (inferred) molecular_function (GO:0003674)
catalytic activity (GO:0003824)
ligase activity (GO:0016874)
ligase activity, forming carbon-nitrogen bonds (GO:0016879)

is_a: acid-ammonia (or amide) ligase activity (GO:0016880) 		Нет



2. Оценка качества функциональной аннотации белков в UniProt

1) Определение числа реальных и гипотетических белков из риса

	Латинское название  - Oryza L.
	Английское название - Rice
	Русское название    - Рис

На сайте NCBI в БД Taxonomy определили для Oryza L.

	ранг таксона: 		    род 
	идентификатор (NCBI_TaxID): 4527.

Изучим в SRS поле ProteinExistence БД UniProt:

	1: evidence at protein level    (Экспериментальные данные о существовании белка)
  	2: evidence at transcript level (Экспериментальные данные о существовании транскрипта, 
					 существование белка строго не доказано)
  	3: inferred from homology       (Гипотетический белок, предсказан по гомологии)
  	4: predicted                    (Иные предсказанные гипотетические белки)
  	5: uncertain                    (Сомнительное существование белка)

Соотношение между реальными и гипотетическими белками из Oryza L.(по данным UniProt)

  Количество в UniProt UniProt, %
Существование белка доказано экспериментально 385 0,26
Известны только соответствующие транскрипты 16065 10,97
Гипотетический белок, предсказан по гомологии 9596 6,56
Иные предсказанные гипотетические белки 120394 82,21


Соотношение между реальными и гипотетическими белками из Oryza L.(по данным SwissProt)

  Количество в SwissProt SwissProt, %
Существование белка доказано экспериментально 275 9,2
Известны только соответствующие транскрипты 2001 66,4
Гипотетический белок, предсказан по гомологии 724 24,0
Иные предсказанные гипотетические белки 13 0,4

В случае БД UniProt из-за большого количества гипотетических белков, предсказанных без обращения к гомологии, наиболее выражено, что общее число белков, существование которых подтверждено экспериментально, незначительно по сравнению с гипотетическими белками или транскриптами (известно всего лишь порядка 10%).
В случае же БД SwissProt картина обстоит лучше, так как количество "сомнительных" белков значительно меньше.

2)* Определение качества функциональной аннотации в UniProt 

Коды экспериментального доказательства функции: 

	# EXP: Inferred from Experiment
	# IDA: Inferred from Direct Assay
	# IPI: Inferred from Physical Interaction
	# IMP: Inferred from Mutant Phenotype
	# IGI: Inferred from Genetic Interaction
	# IEP: Inferred from Expression Pattern 

Запрос: 
	Taxonomy: 	   Oryza
	ProteinExistence   1: evidence at protein level 
	DBxref_		   (*GO*)&(*P:*)&(*F:*)&(*C:*)&(EXP:|IDA:|IPI:|IMP:|IGI:|IEP:)

Если в запрос включить транскрипты, результат остается прежним.

   ((([uniprot-Taxonomy:Oryza*] &  ((((([uniprot-ProteinExistence:1:*] &  [uniprot-ProteinExistence:evidence*]) 
   &  [uniprot-ProteinExistence:at*]) &  [uniprot-ProteinExistence:protein*]) 
   &  [uniprot-ProteinExistence:level*]) |  [uniprot-ProteinExistence:1: evidence at protein level*]))  
   & (((([uniprot-DBxref_:*GO*] & [uniprot-DBxref_:*P:*]) &  [uniprot-DBxref_:*F:*]) & [uniprot-DBxref_:*C:*]) 
   &  ((((([uniprot-DBxref_:EXP:*] | [uniprot-DBxref_:IDA:*]) |  [uniprot-DBxref_:IPI:*])
   | [uniprot-DBxref_:IMP:*]) |  [uniprot-DBxref_:IGI:*]) | [uniprot-DBxref_:IEP:*])))

В результате получено 30 записей

Такое небольшое количество аннотированых по трем онтологиям белков с подтвержденной экспериментально функцией(< 8% ), вероятно, связано с недостаточной изученностью белков и временными затратами на экспериментальные подтверждения.

3. Использование GO для работы с массовыми данными

1) Описание протеома бактерии Acholeplasma laidlawii PG-8A, полный геном которой сквенирован (с использованием терминов GO).

Число белков протеома: 1380.



Excel

2) К сожалению, поиск среди всех терминов GO на сайте консорциума Gene Ontology не дал результатов именно биосинтеза пиримидинов, однако выдал различные другие находки по биосинтетическим процессам, связанных с пиримидинами.

Выбрали одну из находок: 
	GO:       0019856(pyrimidine base biosynthetic process)
	Ontology: Biological process
Осуществили поиск в SRS: 
запрос: ([uniprot-DBxref_:GO:0019856*] & [uniprot-Taxonomy:Oryza*])
В результате найдено 3 белка. Белки проаннотированы по словарям: Function, Biological Process.

Для всех находок указано: 
	GO:0004151; F:dihydroorotase activity; IEA*:InterPro.
	GO:0046872; F:metal ion binding; IEA:UniProtKB-KW.
	GO:0019856; P:pyrimidine base biosynthetic process; IEA:InterPro.
Найденные белки относятся к семейству дегидротаз, для Q0JJD1_ORYSJ известен транскрипт, A2WV09_ORYSI и Q94J38_ORYSJ - гипотетические белки по гомологии.

© Dzama Margarita,2009-2010