HighAltitudeOmicsDB, 높은 수준의 통합 리소스

Apr 03, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9307(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

전 세계적으로 수백만 명의 사람들이 높은 고도에서 겪는 저산소 환경을 방문하고 거주하며 일하고 있으며 이러한 스트레스에 대한 생체분자적 반응을 이해하는 것이 중요합니다. 이는 고산병에 대한 완화 전략을 설계하는 데 도움이 될 것입니다. 100년이 넘는 기간 동안 수많은 연구에도 불구하고, 저산소증에 대한 순응을 제어하는 ​​복잡한 메커니즘은 여전히 ​​대부분 알려지지 않은 채로 남아 있습니다. HA 스트레스에 대한 잠재적인 진단, 치료 및 예측 지표를 식별하려면 이러한 연구를 종합적으로 비교하고 분석하는 것이 중요합니다. 이 목표를 위해 HighAltitudeOmicsDB는 다양한 HA 조건, 단백질-단백질 상호 작용(PPI) 및 유전자와 연관되어 있는 것으로 실험적으로 검증된 다양한 유전자/단백질의 포괄적이고 선별되었으며 사용자 친화적이고 상세한 편집을 제공하는 고유한 리소스입니다. 온톨로지(GO) 의미론적 유사성. 각 데이터베이스 항목에 대해 HighAltitudeOmicsDB는 조절 수준(상향/하향 조절), 배수 변화, 연구 대조군, 노출 기간 및 고도, 발현 조직, 소스 유기체, 저산소증 수준, 실험 검증 방법, 장소를 추가로 저장합니다. /연구 국가, 인종, 지리적 위치 등. 데이터베이스는 또한 질병 및 약물 연관성, 조직별 발현 수준, GO 및 KEGG 경로 연관성에 대한 정보를 수집합니다. 웹 리소스는 상호작용자 간에 대화형 PPI 네트워크와 GO 의미론적 유사성 매트릭스를 제공하는 고유한 서버 플랫폼입니다. 이러한 고유한 기능은 질병 병리학에 대한 기계적 통찰력을 제공하는 데 도움이 됩니다. 따라서 HighAltitudeOmicsDB는 HA 관련 유전자/단백질, PPI 네트워크 및 GO 의미 유사성을 탐색, 가져오기, 비교 및 ​​분석하기 위해 이 분야에서 작업하는 연구자를 위한 고유한 플랫폼입니다. 데이터베이스는 http://www.altitudeomicsdb.in에서 사용할 수 있습니다.

세계 인구의 상당 부분이 고지대(HA) 지역에 살고 있으며 많은 사람들이 트레킹, 등산 및 기타 모험 스포츠와 같은 야외 활동을 위해 2500m 이상의 산을 방문합니다. 높은 고도로 빠르게 상승하면 기압이 순간적으로 감소합니다. 산소 농도는 동일하게 유지되지만 호흡당 산소 분자 수는 감소합니다. 예를 들어 고도 3,600m에서는 기압이 483mmHg로 감소하고 40% 미만의 산소 분자가 호흡할 수 있습니다. 활동에 필요한 산소량이 동일하기 때문에 신체는 더 적은 산소 또는 저압성 저산소증에 적응해야 합니다1 . 일부 저지대 주민들은 순응이라는 과정을 통해 고지대에서 감소된 산소 가용성에 적응하지만 일부는 급성 산악병(AMS), 고고도 뇌부종(HACE), 고고도 폐부종(HAPE)과 같은 다양한 장애로 고통받습니다. 등2,3. 따라서 이러한 생리학적 변화의 초기 징후를 확인하기 위한 연구가 추진력을 얻고 있습니다. 최근 저지대 인간의 단백질 프로파일과 고지대에서의 유도를 비교한 결과 HA 순응 동안 혈청 단백질 Irisin, Myostatin, Acute Precursor Proteins(APP), Apolipo단백질 A1 등과 같은 차별적으로 발현되는 단백질이 확인되었습니다4. 이 단백질은 에너지 관련 과정, 골격근 재생, 염증 반응 및 높은 고도에서의 기타 특징적인 분자 반응과 관련이 있습니다5,6. 이후로 이들 단백질은 높은 고도에서 개인의 조기 순응을 예측하기 위한 바이오마커로 제안되었습니다. 펩타이드 프로파일링을 사용하여 저지대 착륙선 및 기본 샘플에서 새로운 단백질 바이오마커를 찾는 것은 잠재적인 진단 또는 치료 마커를 식별하는 중요한 방법이 되었습니다3,6. 순응 과정에서 중요한 역할을 하는 차등적으로 발현되는 단백질의 식별은 HA에서 순응을 담당하는 메커니즘을 밝히는 데 도움이 되었습니다. 전체 게놈 연구에서는 HAPE7 동안 혈관 항상성을 예측할 수 있는 잠재력이 있는 혈장 단백질을 밝혀냈습니다. 유사하게, 전사체 연구는 VIM, CORO1A, CD37, STMN1 등과 같은 저압성 저산소증 노출의 초기 단계에 관여하는 다중 경로 및 단백질의 조절을 나타냅니다.8. 높은 고도에 노출된 인간과 동물의 '-omics' 프로파일을 보고한 엄청난 양의 문헌이 있지만; 실제 과제는 이러한 모든 연구를 통합하여 고지대 저산소 환경에서 전체 유기체뿐만 아니라 세포, 조직 및 기관의 기능적 적응과 관련된 지속적으로 진화하는 메커니즘에 대한 전체적인 이해를 생성하는 것입니다. 따라서 우리는 이 모든 분산된 데이터를 수집, 관리, 분석 및 시각화하는 HighAltitudeOmicsDB를 개발했습니다. 데이터베이스에는 현재 HA 스트레스에 의해 조절되는 것으로 실험적으로 입증된 동료 검토 간행물에서 수동으로 선별된 약 1300개의 단백질 연관성이 포함되어 있습니다. 데이터베이스는 조절 수준(상향/하향 조절), 배수 변화, 연구 대조군, 노출 기간 및 고도, 발현 조직, 소스 유기체, 수준 등의 측면에서 HA 스트레스와 각 단백질의 연관성을 저장합니다. 저산소증, 실험적 검증 방법, 연구 장소/국가, 인종, 지리적 위치 등. 데이터베이스는 또한 단백질이 HA-바이오마커와 연관되어 있는 것으로 실험적으로 입증되었는지 여부를 제공하고 해당 출판물에 대한 링크를 제공합니다. 데이터베이스는 또한 단백질 공식 기호, 단백질 별칭, 염색체 위치, 길이, Uniprot ID, Enzyme Commission(EC) 번호, Protein Family Information(Pfam) ID, Protein DataBank(PDB) ID, 통합 단백질 서명 데이터베이스(InterPro) ID, 단일 뉴클레오티드 다형성 데이터베이스(dbSNP) Id. 데이터베이스는 또한 GO 주석 및 KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 경로 연관과 같은 단백질의 기능적 정보를 제공합니다. 다른 질병 및 약물과의 연관성. 데이터베이스는 또한 상위 50개 상호 작용 파트너와 함께 각 단백질의 단백질-단백질 네트워크 상호 작용을 제공합니다. 네트워크는 웹서버에서 대화형으로 시각화될 수 있습니다. 또한 HighAltitudeOmicsDB는 기능적으로 관련된 단백질을 식별하기 위해 이러한 50개의 상호작용자와 유전자 의미 유사성을 계산합니다. 데이터베이스는 유전자와 그 조절 유형(억제, 활성화, 원위, 근위 등)과 상호작용하는 전사 인자를 추가로 저장합니다. 추가적으로, 유전자와 상호작용하는 miRNA도 나열되어 있습니다. 따라서 HighAltitudeOmicsDB는 HA 스트레스, PPI 네트워크 및 의미론적 유사성과 전사 인자 및 miRNA에 의한 조절과 관련된 유전자/단백질을 탐색, 검색, 비교 및 ​​평가하기 위한 고유한 통합 플랫폼입니다. 이는 HA에 적응하기 위해 존재하는 단백질 간의 근본적인 누화를 밝히고 이러한 복잡한 분자 반응에 대한 기계적 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 것입니다. 따라서 이는 고산 장애에 대한 새로운 진단, 예후 및 치료 전략 개발에 추가로 도움이 될 수 있는 새롭고 강력한 분자 바이오마커 후보를 식별하는 데 유용할 것입니다.