KEGG数据库简介

2017-05-30 23:57阅读：

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KEGG是一个综合数据库，它们大致分为系统信息、基因组信息和化学信息三大类。进一步可细分为16个主要的数据库。可以通过不同的颜色编码来区分。

KEGG数据库简介

数据库中包含各种各样的数据对象，这些数据对象是为了用来对生物系统进行计算机模拟的。因此，各个数据库中的数据记录都被称为KEGG对象。这些对象可以通过KEGG对象标识符来识别，标识符由一个与数据库相关的前缀加五个数字构成。
Database Object Prefix Example
KEGG PATHWAY Pathway map map, ko, ec, rn, (org) hsa04930
KEGG BRITE Functional hierarchy br, jp, ko, (org) ko01003
KEGG MODULE KEGG module M, (org)_M M00010
KEGG DISEASE Human disease H H00004
KEGG DRUG Drug D D01441
KEGG ENVIRON Crude drug, etc. E E00048
KEGG ORTHOLOGY KO group K K04527
KEGG GENOME KEGG organism T T01001 (hsa)
KEGG GENES Gene / protein hsa:3643
KEGG COMPOUND Small mo

lecule C C00031
KEGG GLYCAN Glycan G G00109
KEGG REACTION Reaction R R00259
KEGG RPAIR Reactant pair RP RP04458
KEGG RCLASS Reaction class RC RC00046
KEGG ENZYME Enzyme ec:2.7.10.1
（(org) represents three-, four-, or five-letter organism code）
KEGG PATHWAY数据库是一个手工画的代谢通路的集合，包含以下几方面的分子间相互作用和反应网络：
1.新陈代谢
2.遗传信息加工
3.环境信息加工
4.细胞过程
5.生物体系统
6.人类疾病
7.药物开发
PATHWAY的五种类型
仅仅第一种参考通路(reference pathway)图是手动画出来的，其他的通路图都是通过计算产生的。 pathway中的每一个框(或线)都对应一个或多个K编号、EC编号及R编号。
map - Reference pathway
对于代谢相关的通路，在reference pathway中，一个点同时表示一个基因、这个基因编码的酶及这个酶参加的反应
ko - Reference pathway (KO)
ko通路中的点只表示基因
ec - Reference pathway (EC)
ec通路中的点只表示相关的酶
rn - Reference pathway (Reaction)
Reaction通路中的点只表示改点参与的某个反应、反应物对及反应类型
org - Organism-specific pathway map
对于所有的代谢和非代谢通路，K编号都被认为是基因的标识符，这个标识符在每一个物种中对应该物种中的某个基因，从而得到物种特异性的pathway。
KEGG BRITE是一个层级分类的数据库，包含生物系统各个方面的知识。相对于KEGG PATHWAY仅限于分子间相互作用和反应，KEGG BRITE包含了许多不同的关系类型。例如，可以查询酶和底物之间的关系，也可以查询某种酶的同源基因。
KEGG MODULE是一个人工定义的功能单元的集合。被用于已测序基因组的注释和生物学上的解释。各个模块使用M开头的编号及与其对应的一系列K开头的编号来表示。
四种主要的KEGG模块：
1.通路模块：代表在KEGG代谢通路图中的复杂功能单元，例如M00002(糖酵解，与三碳化合物相关的核心模块)
2.结构复合物：通常形成分子机械，例如M00072(寡糖转移酶)
3.功能集：基本单元的其他形式，例如M00360(氨酰基-tRNA 合酶，原核生物)
4.特征模块：作为某种表型的标记，例如M00363(肠出血性大肠杆菌致病性特征，志贺毒素)
KEGG ORTHOLOGY (KO) Database：
KEGG参考通路图，BRITE功能层次以及KEGG模块都是以一种广泛的方式来表示，都可以用于所有物种。而KEGG直系同源系统(KO System)是这一表示方式的基础。包含手动定义的直系同源组，这些直系同源组就相当于KEGG通路中的点，BRITE层级中的点以及KEGG模块中的点。(这些点并不是某个具体物种的某一个基因，而是在许多物种中都存在的直系同源的某一个基因)。一旦基因被分配了KO标识或K编号，通过基因组注释流程，物种特异性的通路图、BRITE功能层次和KEGG模块就可以自动产生了。
直系同源(orthology)是比较基因组学中最重要的定义。直系同源的定义是：
(1).在进化上起源于一个始祖基因并垂直传递的同源基因；
(2).分布于两种或两种以上物种的基因组；
(3).功能高度保守乃至于近乎相同，甚至于其在近缘物种可以相互替换；
(4).结构相似；
(5).组织特异性与亚细胞分布相似。
旁系同源(paralogy)基因是指同一基因组(或同系物种的基因组)中，由于始祖基因的加倍而横向产生的几个同源基因。直系与旁系的共性是同源，都源于各自的始祖基因。其区别在于：在进化起源上，直系同源是强调在不同基因组中的垂直传递，旁系同源则是在同一基因组中的横向加倍；在功能上，直系同源要求功能高度相似，而旁系同源在定义上对功能上没有严格要求，可能相似，但也可能并不相似(尽管结构上具一定程度的相似)，甚至于没有功能(如基因家族中的假基因)。

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