Онтология системной биологии

Онтология системной биологии (SBO) — это набор контролируемых реляционных словарей терминов, обычно используемых в системной биологии и, в частности, в компьютерном моделировании.

Мотивация

Возникновение системной биологии, стремящейся осмыслить биологические процессы в целом, подчеркнуло необходимость не только разработки соответствующих количественных моделей, но и создания стандартов, позволяющих их обмен и интеграцию. Эта обеспокоенность побудила сообщество разработать общие форматы данных, такие как SBML и CellML . SBML в настоящее время широко принят и используется в полевых условиях. Однако, каким бы важным ни было определение общего синтаксиса, необходимо также прояснить семантику моделей. SBO пытается дать нам возможность маркировать модели словами, которые описывают, как их следует использовать в большой группе моделей, которые обычно используются в вычислительной системной биологии. ^[1]^[2] Разработка SBO впервые обсуждалась на 9-м форуме SBML в Гейдельберге 14–15 октября 2004 г. В ходе форума Педро Мендес отметил, что разработчики моделей обладают большим количеством знаний, необходимых для понимания модели и, что более важно, для смоделировать его, но эти знания не были закодированы в SBML. Николя Ле Новер предложил создать контролируемый словарь для хранения содержимого разума Педро Мендеса, прежде чем он покинет сообщество. ^[3] Более официально о разработке онтологии было объявлено в послании Ле Новера Майклу Хуке и Эндрю Финни от 19 октября.

Структура

В настоящее время SBO состоит из семи различных словарей:

параметр описания системы (каталитическая константа, термодинамическая температура...)
роль участника (субстрат, продукт, катализатор...)
структура моделирования (дискретное, непрерывное...)
математическое выражение (закон скорости действия масс, закон скорости Хилла...)
представление происходящего объекта (биохимический процесс, молекулярное или генетическое взаимодействие...)
представление физического объекта (транспортер, физический отсек, наблюдаемый...)
представление метаданных (аннотация)

Ресурсы

Для курирования и поддержки SBO был разработан специальный ресурс, а общедоступный интерфейс браузера SBO доступен по адресу http://www.ebi.ac.uk/sbo . система управления реляционной базой данных ( MySQL На внутренней стороне находится ).доступ осуществляется через веб-интерфейс на основе Java Server Pages (JSP) и JavaBeans . Егоконтент закодирован в UTF-8 , поэтому поддерживается большой наборсимволы в определениях терминов. Распределенное курирование стало возможнымс помощью индивидуальной системы блокировки, обеспечивающей одновременный доступ.Эта система позволяет непрерывно обновлять онтологию с немедленнымдоступность и подавлять проблемы слияния.

Несколько форматов экспорта ( плоский файл OBO , SBO-XML и OWL ) создаются ежедневно или по запросу и могут быть загружены из веб-интерфейса.

Чтобы обеспечить программный доступ к ресурсу, веб-службы были реализованы на основе Apache Axis для уровня связи и Castor для проверки. ^[4] Библиотеки, полная документация, примеры и учебные пособия доступны в Интернете .

Доступ к проекту SourceForge можно получить по адресу http://sourceforge.net/projects/sbo/ .

СБО и СБМЛ

Поскольку уровень 2 версии 2 SBML предоставляет механизм для аннотирования компонентов модели терминами SBO, тем самым увеличивая семантикумодель за пределами единственной топологии взаимодействия и математического выражения. Инструменты моделирования, такие как SBMLsqueezer. ^[5] интерпретируйте термины SBO для расширения математических вычислений в файле SBML. Инструменты моделирования могут проверять согласованность закона скорости, преобразовывать реакцию из одной модели моделирования в другую (например, непрерывную в дискретную) или различать идентичные математические выражения, основанные на разных предположениях (например, Михаэлис-Ментен против Бриггса-Холдейна). Чтобы добавить в модели недостающие термины SBO, используйте такое программное обеспечение, как SBOannotator. ^[6] можно использовать. Другие инструменты, такие как semanticSBML. ^[7] можно использовать аннотацию SBO для интеграции отдельных моделей в более крупную. Использование SBO не ограничивается разработкой моделей. Ресурсы, предоставляющие количественную экспериментальную информацию, такие как SABIO Reaction Kinetics, смогут комментировать параметры (что именно они означают, как они рассчитывались) и определять взаимосвязи между ними.

СБО и СБГН

Все графические символы, используемые в языках SBGN, связаны с термином SBO. Это позволяет, например, создавать SBGN карты на основе моделей SBML .

SBO и BioPAX

Обмен путями системной биологии (SBPAX) позволяет добавлять термины SBO к обмену биологическими путями (BioPAX) . Это связывает BioPAX с информацией, полезной для моделирования, особенно за счет добавления количественных описаний, описанных SBO.

Организация развития СБО

SBO создан в сотрудничестве с Группой вычислительной нейробиологии (Николя Ле Новер, EMBL - EBI , Великобритания) и командой SBML (Майкл Хука, Калифорнийский технологический институт , США).

Финансирование СБО

SBO воспользовалась средствами Европейской лаборатории молекулярной биологии и Национального института общих медицинских наук .

Ссылки

^ Ле Новер Н. BioModels.net, инструменты и ресурсы для поддержки вычислительной системной биологии. Материалы 4-го семинара по расчету биохимических путей и генетических сетей (2005), Логос, Берлин, стр. 69-74.
^ Ле Новер Н., Курто М., Лайбе К. Добавление семантики в кинетические модели биохимических путей. Материалы 2-го Международного симпозиума по экспериментальным стандартным условиям характеристики ферментов (2007), 137-153. Доступно онлайн
^ Николя Ле Новер, личное общение
^ Ли С, Курто М, Ле Новер Н, Лайбе С (ноябрь 2009 г.). «Веб-сервисы BioModels.net, бесплатный интегрированный набор инструментов для программного обеспечения для компьютерного моделирования» . Краткий. Биоинформатика . 11 (3): 270–7. дои : 10.1093/bib/bbp056 . ПМЦ 2913671 . ПМИД 19939940 .
^ Дрегер, Андреас ; Зелински, Дэниел К.; Келлер, Роланд; Ралл, Матиас; Эйхнер, Йоханнес; Палссон, Бернхард О .; Зелл, Андреас (2015). «SBMLsqueezer 2: контекстно-зависимое создание кинетических уравнений в биохимических сетях» (PDF) . Системная биология BMC . 9 (1): 68. дои : 10.1186/s12918-015-0212-9 . ПМК 4600286 . ПМИД 26452770 .
^ Леониду, Нантия; Фрице, Элизабет; Ренц, Алина; Дрегер, Андреас (2023). «SBOannotator: инструмент Python для автоматического назначения терминов онтологии системной биологии» . Биоинформатика . 39 (7). doi : 10.1093/биоинформатика/btad437 . ПМЦ 10371491 . ПМИД 37449910 .
^ Краузе Ф., Улендорф Дж., Любиц Т., Шульц М., Клипп Э., Либермейстер В. (2010), Аннотация и объединение моделей SBML с семантикой SBML, Биоинформатика 26 (3), 421-422

Внешние ссылки

www.biomodels.net
Хука М., Финни А., Сауро Х.М. и др. (март 2003 г.). «Язык разметки системной биологии (SBML): среда для представления и обмена моделями биохимических сетей» . Биоинформатика . 19 (4): 524–31. CiteSeerX 10.1.1.562.1085 . doi : 10.1093/биоинформатика/btg015 . ПМИД 12611808 .
Ллойд К.М., Холстед, доктор медицины, Нильсен П.Ф. (2004). «CellML: его будущее, настоящее и прошлое». Прог. Биофиз. Мол. Биол . 85 (2–3): 433–50. CiteSeerX 10.1.1.460.934 . doi : 10.1016/j.pbiomolbio.2004.01.004 . ПМИД 15142756 .

[1] Ле Новер Н. BioModels.net, инструменты и ресурсы для поддержки вычислительной системной биологии. Материалы 4-го семинара по расчету биохимических путей и генетических сетей (2005), Логос, Берлин, стр. 69-74.

[2] Ле Новер Н., Курто М., Лайбе К. Добавление семантики в кинетические модели биохимических путей. Материалы 2-го Международного симпозиума по экспериментальным стандартным условиям характеристики ферментов (2007), 137-153. Доступно онлайн

[3] Николя Ле Новер, личное общение

[4] Ли С, Курто М, Ле Новер Н, Лайбе С (ноябрь 2009 г.). «Веб-сервисы BioModels.net, бесплатный интегрированный набор инструментов для программного обеспечения для компьютерного моделирования» . Краткий. Биоинформатика . 11 (3): 270–7. дои : 10.1093/bib/bbp056 . ПМЦ 2913671 . ПМИД 19939940 .

[Draeger2015-5] Дрегер, Андреас ; Зелински, Дэниел К.; Келлер, Роланд; Ралл, Матиас; Эйхнер, Йоханнес; Палссон, Бернхард О .; Зелл, Андреас (2015). «SBMLsqueezer 2: контекстно-зависимое создание кинетических уравнений в биохимических сетях» (PDF) . Системная биология BMC . 9 (1): 68. дои : 10.1186/s12918-015-0212-9 . ПМК 4600286 . ПМИД 26452770 .

[Leonidou2023a-6] Леониду, Нантия; Фрице, Элизабет; Ренц, Алина; Дрегер, Андреас (2023). «SBOannotator: инструмент Python для автоматического назначения терминов онтологии системной биологии» . Биоинформатика . 39 (7). doi : 10.1093/биоинформатика/btad437 . ПМЦ 10371491 . ПМИД 37449910 .

[7] Краузе Ф., Улендорф Дж., Любиц Т., Шульц М., Клипп Э., Либермейстер В. (2010), Аннотация и объединение моделей SBML с семантикой SBML, Биоинформатика 26 (3), 421-422

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]