常用数据库-Uniprot

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The mission of UniProt is to provide the scientific community with a comprehensive, high-quality and freely accessible resource of protein sequence and functional information.

最近由于临床报告中需要展示一些Uniprot的相关信息字段，因此需要对Uniprot中的部分重要信息进行获取，从而后续实现数据的本地化。因此需要对Uniprot数据库的使用方法和数据查询的机制进行了一些了解，记录如下

数据库简介

维护机构

通用蛋白质资源(UniProt)是蛋白质序列和注释数据的综合资源。 UniProt数据库包括UniProtKB (UniProt知识库)、UniRef (UniProt Reference Clusters)和UniProt Archive (UniParc)。 UniProt是欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)、SIB瑞士生物信息学研究所(SIB Swiss Institute of Bioinformatics)和蛋白质信息资源研究所(PIR)的合作项目。UniProt联盟和主办机构EMBL-EBI、SIB和PIR都致力于长期保存UniProt数据库。

EMBL-EBI和SIB共同用于生成Swiss-Prot**和TrEMBL**, PIR生成Protein Sequence Database (PIR- psd)。 这两个数据集同时存在，但蛋白质序列覆盖范围和注释优先级不同。 TrEMBL(翻译后的EMBL核苷酸序列数据库)最初创建是因为序列数据的生成速度超过了Swiss-Prot的能力。 与此同时，PIR维护了PIR- psd及相关数据库，包括蛋白质序列数据库iProClass和整理的家族库。 2002年，这三家机构决定集中他们的资源和专业知识，成立了UniProt联盟。

  • EBI（ European Bioinformatics Institute）：欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）是欧洲生命科学旗舰实验室EMBL的一部分。位于英国剑桥欣克斯顿的惠康基因组校园内，是世界上基因组学领域最强地带之一。
  • SIB（the Swiss Institute of Bioinformatics）：瑞士日内瓦的SIB维护着ExPASy（专家蛋白质分析系统）服务器，这里包含有蛋白质组学工具和数据库的主要资源。
  • PIR（Protein Information Resource）：PIR由美国国家生物医学研究基金会（NBRF）于1984年成立，旨在协助研究人员识别和解释蛋白质序列信息。

数据库组成

截至目前数据库共包含4个subDatabase
image

  • The UniProt Knowledgebase (UniProtKB)
    UniProt知识库， 特别是UniProtKB/Swiss-Prot，被用来访问蛋白质的功能信息。 每个UniProtKB条目都包含了氨基酸序列、蛋白质名称或描述、分类数据和引文信息，除此之外，我们还添加了尽可能多的注释。 这包括广泛接受的生物本体、分类和交叉引用，以及以实验和计算数据的证据归因的形式明确标注标注质量。

  • UniProt Reference Clusters (UniRef)
    UniRef数据库提供来自UniProtKB和UniParc记录的聚类序列集，以提供多个分辨率的序列空间的完整覆盖。 UniRef90和UniRef50的数据库大小分别减少了约40%和65%，提供了显著更快的序列搜索。

  • UniProt Archive (UniParc)
    UniParc是最全面的公开可访问的非冗余蛋白质序列数据库，提供这些序列的所有潜在来源和版本的链接。 你可以立即发现一个感兴趣的序列是否已经在公共领域，如果不是，就找出它最近的亲属。

  • UniProt Metagenomic and Environmental Sequences (UniMES)
    UniMES是一个专门存储宏基因组和环境数据的数据库。

更多详细信息可以参考官方说明文档

数据库使用

UniProtKB 的使用

由于本次数据的获取信息，均来自于Uniport的知识库，目前主要针对知识库进行介绍。
进入知识库的主页,看到的信息如下图：
image

  • 最上面是 搜索框，
  • 左侧可以进行数据的过滤，例如肿瘤数据关注点主要是人的基因信息，可以直接选择Human剔除掉一些非人源的数据信息。
  • 中间就是整个数据库数据的展示了。

重点介绍数据内容主题框的上面两个功能 Download 和 Columns

  • Download
    字面意思，进行数据的下载，可以选择多种数据格式进行数据下载，tsv、gff、xml、fasta等等，我们可以根据需要选择相关格式进行下载
  • Columns
    这个功能可以说是一个非常人性化的功能，尤其是结合Download，可以完全不适用爬虫获取该数据库的所有需要的信息，点击进入Columns后，可以筛选在汇总表格中需要展示的字段信息（具体那些字段需要，可以在详细表中进行获取，毕竟下数据了，我们首先要知道获取什么数据）。
    示例如下图
    image
    勾选我们需要的信息后，点击下方的 save, 就可以在内容中现实特定的信息，结合Download，可以实现快速的数据获取。

获取信息后，在进行简单的格式整理，就可以直接使用了，相比那些验收、IP检测、流量限制等方案层出不确定网站，可以说是非常友好了。

BGI的下载与处理

需要的信息列：

  • Entry (Names & Taxonomy)
  • Entry name (Names & Taxonomy)
  • Gene names (Names & Taxonomy)
  • Organism (Names & Taxonomy)
  • Length (Sequences)
  • Repeat (Family & Domains)
  • Region (Family & Domains)
  • Zinc finger (Family & Domains)
  • Domain [FT] (Family & Domains)
  • Nucleotide binding (Function)
  • Cross-reference (GeneID)
  • DNA binding (Function)

基于肿瘤2022.3.1的解读需求，可以参考进行下载%20[9606]%22&format=tab&force=true&columns=id,entry%20name,genes,organism,length,feature(REPEAT),feature(REGION),feature(ZINC%20FINGER),feature(DOMAIN%20EXTENT),feature(NP%20BIND),database(GeneID)&sort=score&compress=yes)

下载后，流程处理脚本使用 toolkits/07.DealWithDatabase/UniprotKB_DataClean.py（GitHub仓库） 对数据进行处理。
处理后的文件结果示例如下：

Gene GeneID GeneLength feature_key Position_region Uniport_description
BLK 640; 505 Region 1..37; “Disordered”
BLK 640; 505 Domain [FT] 58..118; “SH3”
BLK 640; 505 Domain [FT] 124..220; “SH2”
BLK 640; 505 Domain [FT] 241..494; “Protein kinase”
BLK 640; 505 Nucleotide binding 247..255; “ATP”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 823..877; “1; approximate”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 878..932; “2”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 933..987; “3”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 988..1040; “4”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 1041..1094; “5”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 1095..1148; “6”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 1149..1203; “7”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 1204..1257; “8; approximate”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Repeat 1258..1327; “9; approximate”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Region 1..299; “Interaction with ZBTB43”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Region 1..142; “Disordered”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Region 193..241; “Disordered”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Region 355..470; “Required for phosphorylation by CSNK2A1”
BDP1 KIAA1241 KIAA1689 TFNR 55814; 2624 Region 379..449; “Disordered”
-------------本文结束感谢您的阅读-------------