ブレンダ

BRENDA の酵素固有のデータは、科学文献から注釈が付けられ、EC 番号(英語: Enzyme Commission numbers ) が割り当てられています。EC 番号は、IUBMB が確立したシステムの一部であり、酵素を触媒活性、つまり化学反応に基づいて分類します。IUBMB 酵素委員会は、これまでに 7 つの主要クラスで 8300 を超える EC 番号を定義しており、廃止されたものも含め、すべて BRENDA で見つけることができます。EC 番号のすべての酵素に関するデータは、共通の概要ページ (酵素概要ページ) に表示され、フィルターオプションを使用して個々の酵素に絞り込むことができます。酵素概要ページには、このクラスの酵素に対して IUBMB が定義した名前、この酵素クラスを定義する反応スキーム、および酵素委員会による解説が表示されます。ここに掲載されている情報には、酵素の命名法、基質と生成物または触媒される反応、阻害および活性化リガンド、酵素の構造、分離および精製、酵素の安定性、Km値やターンオーバー数などの速度論的パラメータ、発生および細胞内局在、ならびに変異が含まれます。

EC番号のデータに関する文献ベースは、医学的または産業的に関連があり、したがって十分に研究されている酵素が含まれている場合、数百の出版物で構成される可能性があります。各エントリは、文献参照と、その酵素の由来となる生物にリンクされています。^{[ 9 ]}タンパク質配列が既知で公開されている場合、エントリはUniProtデータベースの特定のタンパク質配列にも割り当てられます。BRENDAは、エントリがリンクされている他のオンライン情報システムへのリンクを提供します。IUBMBの酵素情報システムであるExplorEnzに加えて、これにはBacDiveやCellDiveなどのDSMZデータベース、 UniProtやPDBなどのタンパク質配列およびタンパク質構造データベース、 PubMedやEurope PubMed Centralなどの文献データベース、 NCBI - MeSHなどのオントロジーが含まれます。

BRENDAには酵素データベースに加えて、主に酵素と相互作用する低分子化合物であるリガンドに関する情報を含むデータベースも含まれています。酵素反応における役割に応じて、これらは基質、生成物、阻害剤、活性化因子、補因子、または金属およびイオン（文献に機能が明記されていない場合）に分類されます。これらの分子は、一次代謝産物、天然由来の抗生物質、医薬品や農薬の開発に使用される合成化合物など、さまざまな機能を持つ可能性があります。BRENDAに注釈が付けられたリガンドに関するすべての情報は、概要ページ（リガンド概要ページ）で一元的にアクセスできます。ここに表示される情報には、構造式と分子式、InChIKey（国際化学識別子）、同義語、および反応式や阻害定数などの速度論的データを含む酵素反応における役割に関する情報が含まれます。各エントリは、参照文献とEC番号にリンクされています。

ホームページの検索バーは、特定のデータカテゴリ内の用語を素早く検索するために使用します。一方、詳細検索機能を使用すると、さまざまな検索パラメータを絞り込み、より的を絞ったクエリを実行できます。全文検索では、データベース内のすべてのテキストフィールド（コメントフィールドを含む）の用語を包括的に検索できます。コメントフィールドの内容は概要ページに常に表示されますが、この検索機能を使用することで、より詳細にクエリを実行できます。

リガンドデータは、リガンド名で検索するだけでなく、その構造で検索することもできます。JavaScriptベースのJSME分子エディタ[ ^{11 ]を開発した[ 10 ]}リガンド構造検索の検索マスクを介して、ユーザーは化学構造を描画し、BRENDAリガンドデータベースから部分構造、異性体、または類似構造を検索できます^。

これらのウェブブラウザベースのクエリオプションに加えて、ユーザーはSOAP APIまたはSBMLダウンロードを介してBRENDAデータを取得できます。手動でキュレーションされたデータは、 JSONまたはtxt形式でもダウンロード可能です。

BRENDAの追加機能は、データにアクセスするためのさらなる方法を提供します。

BRENDAは、新しいデータの注釈付けに加えて、オントロジーや視覚化などの新しいデータベース機能を継続的に開発しており、これによりデータへのアクセス経路がさらに広がり、相関関係が明らかになり、特定の質問への回答に役立ちます。

BRENDA組織オントロジーは、酵素が存在する可能性のあるすべての分類群の生物における組織、器官、解剖学的構造、植物部位​​、細胞培養、細胞型、細胞株に関する用語を含む、包括的で構造化されたオントロジーです。これは、階層的に組織化された統制用語のセットです。^{[ 12 ]}

BRENDA代謝経路は、 BRENDA に注釈が付けられた反応式を代謝経路としてグラフィカルに要約したものです。これらは BRENDA キュレーターによって手動で描画されます。BRENDA 代謝経路は、科学的に大部分が記述されており、その反応、酵素、リガンドのほとんどが BRENDA で見つかる代謝経路を視覚化します。検索およびフィルタリング機能を使用して、代謝経路、EC 番号、またはリガンド (生物種固有のものも含む) を強調表示できます。^{[ 4 ]}

BRENDAは他にも様々なツールを提供しており、その中でも特に重要なものを以下に説明します。

• ワードマップ：ワードマップは、科学論文の見出しや要約の中で酵素名に関連して出現する用語をまとめたものです。EC番号と関連用語の関連性をタグクラウドの形で視覚的に表現したものです。これにより、ユーザーは当該酵素に関連する科学コンテンツや研究結果の概要を把握できます。フォントサイズは、EC番号に関連して用語が出現する頻度を示し、フォントの色は、酵素、組織、細胞内存在、疾患、生物、応用、リガンドといったカテゴリに用語を割り当てます。
• 3Dビューア：この機能は、酵素の3D構造、つまり タンパク質の折り畳みを視覚化し、ジスルフィド結合、活性部位、結合部位または領域、およびグリコシル化部位を表示します。
• ECエクスプローラー：ECエクスプローラーは、IUBMB命名法リストに掲載されているすべてのEC番号（廃止されたものも含む）を階層的に分類して一覧表示するツールです。上位クラスは簡単な説明とともに表示され、個々のEC番号については、命名法や主な反応などのIUBMB情報が表示されます。
• EnzymeDetector：EnzymeDetectorデータベースは、酵素アノテーションを検索するための比較統合的なアプローチを提供します。BRENDA、UniProt、KEGG、PATRIC、およびNCBIのRefSeqからの手動アノテーションデータとテキストマイニングデータが統合され、生物の包括的な概要を提供します。このデータは、Swiss-Protのすべての酵素アノテーションに対するBLASTやBrEPS酵素パターン認識など、独自に実行された予測によって補完されます。
• ゲノムエクスプローラー：このツールは、酵素の遺伝情報を視覚化するだけでなく、対応する酵素をコードする遺伝子の上流または下流にある3つの遺伝子の遺伝的コンテキストも表示します。
• 局在予測：この機能は、タンパク質配列モチーフを使用して、酵素がどの細胞内区画に存在する可能性が高いかを予測し、その予測の信頼性についても評価します。
• 膜貫通ヘリックス予測：この機能は、タンパク質配列モチーフを使用して、酵素が膜貫通ヘリックスを持つ場所または膜結合している場所を予測します。また、特定の数の膜貫通ヘリックスによって特徴付けられるすべての酵素クラスを示すこともできます。隠れマルコフモデルに基づく膜タンパク質トポロジー予測方法を使用します。^{[ 13 ]}
• 分類ツリー：分類ツリーでは、BRENDAに登録されている生物がNCBIと照合され、階層的に一覧表示されます。生物または上位分類群はここで確認でき、生物固有の酵素データはリンクから取得できます。
• BKMS-react：BKMS-reactは、 BRENDA、 KEGG、MetaCyc、SABIO-RKからの既知の酵素触媒反応および自発反応のさまざまな表記を明確にまとめた、統合された非冗長な生化学反応データベースです。
• CUPSAT：ケルン大学タンパク質安定性解析ツール（CUPSAT）は、点突然変異におけるタンパク質安定性の変化を予測するためのツールです。この予測モデルは、アミノ酸原子ポテンシャルとねじれ角分布を用いて、変異部位のアミノ酸環境を評価します。さらに、溶媒接近性や二次構造特異性に基づいてアミノ酸環境を区別することも可能です。

BRENDAのデータは、一次科学文献から得られています。新しいデータの統合プロセスは、PubMedとScopusでの手動による文献検索と、関連性があり、質が高く、包括的な出版物の選択から始まります。これらの出版物からデータに注釈を付け、その結果を質的に二重チェックします。これらの手順はすべて、関連する専門知識を持つ科学スタッフが手動で行います。同時に、リガンドの構造式も手動で作成およびキュレーションされます。キュレーション後、データは数百回のコンピュータ支援チェックを受け、データベースへの統合の一環として、データの形式的な正確性が検証されます。新しいデータは、BRENDAのウェブサイトで年2回公開されます。

7つのECクラスは並行して更新されるのではなく、定期的に順次更新されます。既存のEC番号に一致しない新規酵素のデータについては、末尾の数字の前に大文字の「B」が付いたBRENDA内部の新しいEC番号が作成されます。これらは、IUBMBによって正式に承認されていない暫定的な補助酵素クラスです。B番号に関する十分な量の信頼できる科学データがBRENDAに注釈付けされるとすぐに、BRENDAスタッフはそれを新しい提案としてIUBMB酵素委員会に提出し、審査を受けます。BRENDAのキュレーター自身もIUBMB命名委員会のメンバーです。新しいEC番号はすぐにBRENDAデータベースに追加され、次のリリースでオンラインで公開されます。

手作業による選択的な注釈付けプロセスのため、BRENDA の文献ベースとそれに関連するデータ量は定量的に制限されています。2006 年に、手作業でキュレーションされたデータコアを拡張するために、コンピュータ支援情報検索機能 (テキストマイニング) が確立されました。コンピュータ支援方式は、オンラインで入手可能な専門文献を検索し、対応するデータカテゴリの特定の情報を自動的に注釈付けします。BRENDA では、FRENDA (Full Reference ENzyme DAta)、AMENDA (Automatic Mining of ENzyme DAta)、DRENDA (Disease-Related ENzyme information DAtabase)、KENDA (Kinetic ENzyme DAta) の 4 つのテキストマイニング情報システムを使用できます。PubMed 文献データベースは、テキストマイニングの基盤として機能します。BRENDA に関連する情報を取得するために、PubMed の科学論文のすべてのタイトルと要約が特定のテキストモジュールと用語で検索され、保存され、BRENDA 用に処理されます。^{[ 9 ] [ 14 ] [ 15 ]}テキストマイニングによって取得されたデータの品質管理はBRENDAスタッフによって行われていませんが、AMENDAの結果には、ユーザーが結果の科学的品質を評価するのに役立つ自動的な定性評価が含まれています。^{[ 14 ]}