PDF Download - Laborwelt

W I S S E N S C H A F T
PhenomicDB
Eine speziesübergreifende
Ressource für RNAi-Daten
und klassische Phänotypen
Philip Groth und Dr. Bertram Weiss, Genomics & Bioinformatics, Schering AG, Berlin
Phänotypen sind Gegenstand intensiver biomedizinischer Forschung. Die Daten sind jedoch
über viele verschiedene Ressourcen verstreut, die sich meist einer bestimmten Spezies oder
Krankheit verschrieben haben. Da Phänotypen mittlerweile im Hochdurchsatz generiert
werden, wächst nicht nur deren Zahl, sondern auch die Notwendigkeit, die entsprechenden
Daten zu sammeln, zu ordnen und sinnvoll zu strukturieren. Zu diesem Zweck haben wir
PhenomicDB – eine Genotyp/Phänotyp-Datenbank – geschaffen und frei verfügbar gemacht
(www.phenomicDB.de). Hier sind Phänotypen mit den verursachenden Genen verlinkt, und
Orthologiebeziehungen werden verwendet, um unerkannte Zusammenhänge über Spezies
hinweg aufzuzeigen. Wir haben PhenomicDB erweitert, um quantitative und qualitative
Phänotypen aus RNAi-Screens aufzunehmen. Die Integration klassischer Phänotypen (z.B.
Knock-out-Mäuse) mit zellulären Phänotypen aus Hochdurchsatzscreenings (z.B. RNAi)
über Artengrenzen hinweg wird unser biologisches Verständnis verbessern und diesen
wertvollen Funktions-Daten die nötige Beachtung im Laboralltag bringen.
Abb. 1: Typische Ergebnisliste aus PhenomicDB für die Frataxin-Orthologiegruppe (einige
Einträge wurden ausgelassen, um die Übersichtlichkeit zu verbessern). Zu jedem Gen der Frataxin-Orthologiegruppe
werden eingerückt und grün unterlegt die dazugehörigen Phänotypen
angezeigt. Die Hyperlinks führen zu den Quelldatenbanken, der „Show Entry“-Knopf zeigt den
vollständigen Eintrag für Gen und Phänotyp. Es gibt keinen Phänotypen für Gallus gallus, und
daher ist diese Zeile rot unterlegt [Abb. mit freundl. Genehmigung aus 4].
Phänotypen sind in der post-genomischen
Ära wieder stärker ins Zentrum der
Aufmerksamkeit gerückt. Ohne sie ist es
unmöglich, der großen Menge bioinformatisch
identifizierter Gene biologische
Funktionen zuzuweisen. Auch erlauben es
jüngere Entwicklungen neuer Technologien
wie etwa der RNA-Interferenz (RNAi) 1 ,
experimentell (verifizierte) Phänotypen mit
hohem Durchsatz zu generieren und mit
den Genotypen zu assoziieren. Mittlerweile
gibt es viele Ressourcen, die Phänotypdaten
im genomischen Kontext vorhalten – meist
fokussiert auf Organismus, Krankheit oder
experimentelle Methode. Die Bedeutung der
Phänotypen, die wichtigsten Datenbanken
und hilfreiche Analysemethoden haben wir
erst kürzlich in einem Übersichtsartikel 2
beschrieben. Besonders vielversprechend
ist es, Phänotypen miteinander zu vergleichen
(vergleichende Phänomik), um etwa
Hinweise für neue Mitglieder bekannter
Signal- oder Synthesewege (Pathways) oder
die Funktion von Genen zu erhalten, deren
Orthologe schon phänotypisch aufgefallen
sind.
Spezies-übergreifende
Phänotyp-Datenbanken
Bisher gab es jedoch nur wenige Ansätze,
Genotypen und Phänotypen speziesübergreifend
zusammenzustellen. Aus diesem
Grund haben wir vor zwei Jahren in
Zusammenarbeit mit der Firma Metalife
PhenomicDB 3,4 geschaffen – eine Datenbank,
in der Genotypen und Phänotypen für viele
verschiedene (vor allem Modell-) Organismen
zusammengefaßt sind. PhenomicDB ist
frei und ohne Einschränkungen unter www.
phenomicdb.de zugänglich. Die speziesübergreifende
Suche wird durch die Einbindung
von Orthologiebeziehungen zwischen den
Genen ermöglicht. Da Gene in Orthologiegruppen
zusammengefaßt sind, werden
die Informationen der Phänotypen aus
verschiedenen Organismen auf einen Blick
strukturiert sichtbar. PhenomicDB verfügt
über phänotypische Daten aus Mutantenscreens,
Knock-out- und RNA-Interferenz-
Studien, aber auch Beschreibungen von
Krankheiten oder natürlichen Mutanten,
beispielsweise aus Drosophila melanogaster,
sind enthalten.
Phänotypen mehrerer Spezies sind sonst
nur noch in der Online Mendelian Inheritance
in Animals-Datenbank (OMIA) 2,4 zusammengefaßt
– einer kleinen für Haus- und
Nutztiere angelegten Variante der Online
Mendelian Inheritance in Man (OMIM) 2,4 -
Datensammlung – oder in ENSEMBL, die
phänotypische high-level-Daten auch von
orthologen Genen vorhält 4 . Jedoch ist PhenomicDB
bis dato die einzige Datenbank, die
Phänotypen detailliert für mehrere Spezies
nebeneinander präsentiert. Aufgrund der
14 | 7. Jahrgang | Nr. 6/2006 LABORWELT