システム生物学オントロジー

システム生物学オントロジー(SBO) は、システム生物学、特に計算モデリングで よく使用される用語の制御されたリレーショナル語彙のセットです。

生物学的プロセスを全体として理解しようとするシステム生物学の台頭により、対応する定量的モデルを開発するだけでなく、それらの交換と統合を可能にする標準を作成する必要性が浮き彫りになりました。この懸念から、コミュニティはSBMLやCellMLなどの共通データ形式を設計するようになりました。 SBML は現在、この分野で広く受け入れられ、使用されています。ただし、共通構文の定義と同様に重要なのは、モデルの意味を明確にすることです。SBO は、計算システム生物学で一般的に使用されている多数のモデルでモデルをどのように使用すべきかを説明する単語でモデルにラベルを付ける方法を提供しようとしています。^{[1] [2]} SBO の開発は、2004 年 10 月 14 ～ 15 日にハイデルベルクで開催された第 9 回 SBML フォーラム会議で初めて議論されました。フォーラムで、Pedro Mendes は、モデラーはモデルを理解し、さらに重要なことに、モデルをシミュレートするために必要な多くの知識を持っているが、この知識は SBML にエンコードされていないと述べました。ニコラ・ル・ノヴェールは、ペドロ・メンデスがコミュニティを離れる前に彼の心の内容を保存するための制御された語彙を作成することを提案しました。^[3]オントロジーの開発は、10月19日にル・ノヴェールからマイケル・ハッカとアンドリュー・フィニーに送られたメッセージでより正式に発表されました。

SBO は現在、7 つの異なる語彙で構成されています。

• システム記述パラメータ（触媒定数、熱力学的温度など）
• 参加者の役割（基質、生成物、触媒など）
• モデリング フレームワーク (離散、連続...)
• 数式表現（質量作用速度法則、ヒル型速度法則など）
• 発生するエンティティの表現 (生化学的プロセス、分子または遺伝子の相互作用など)
• 物理エンティティの表現 (トランスポーター、物理コンパートメント、観測可能...)
• メタデータ表現（注釈）

SBO をキュレートおよび維持するために、専用のリソースが開発されており、SBO ブラウザのパブリック インターフェイスは http://www.ebi.ac.uk/sbo からアクセスできます。バックエンドのリレーショナル データベース管理システム ( MySQL ) には、 Java Server Pages (JSP) およびJavaBeansに基づく Web インターフェイスを介してアクセスします。そのコンテンツはUTF-8でエンコードされているため、用語の定義で多数の文字がサポートされています。分散キュレーションは、同時アクセスを可能にするカスタマイズされたロック システムを使用することで可能になります。このシステムにより、オントロジーを継続的に更新して即時に利用でき、マージの問題を抑制できます。

いくつかのエクスポート形式 (OBO フラット ファイル、SBO-XML、OWL) が毎日またはリクエストに応じて生成され、Web インターフェイスからダウンロードできます。

リソースへのプログラムによるアクセスを可能にするために、通信層にはApache Axis、検証にはCastorをベースにしたWebサービスが実装されています。 ^[4]ライブラリ、完全なドキュメント、サンプル、チュートリアルはオンラインで入手できます。

SourceForge プロジェクトには、http://sourceforge.net/projects/sbo/ からアクセスできます。

レベル 2 バージョン 2 SBMLでは、モデル コンポーネントに SBO 用語を注釈するメカニズムが提供されるため、相互作用と数式表現のトポロジーを超えてモデルのセマンティクスが拡張されます。SBMLsqueezer ^[5]などのモデリング ツールは、SBO 用語を解釈して SBML ファイル内の数学を拡張します。シミュレーション ツールは、速度法則の一貫性をチェックしたり、反応を 1 つのモデリング フレームワークから別のモデリング フレームワークに変換したり (連続から離散など)、異なる仮定に基づく同一の数式を区別したり (ミカエリス–メンテンとブリッグス–ハルデンなど) できます。モデルに不足している SBO 用語を追加するには、SBOannotator ^{[6]などのソフトウェアを使用できます。semanticSBML [7]}などの他のツールでは、SBO 注釈を使用して個々のモデルをより大きなモデルに統合できます。SBO の使用は、モデルの開発に限定されません。SABIO Reaction Kinetics などの定量的な実験情報を提供するリソースは、パラメーターに注釈を付け (正確には何を意味し、どのように計算されたか)、それらの関係を判断できます。

SBGN言語で使用されるすべてのグラフィカル シンボルは、SBO 用語に関連付けられています。これにより、たとえば、SBMLモデルからSBGNマップを生成することが可能になります。

Systems Biology Pathway Exchange (SBPAX) を使用すると、SBO 用語をBiological Pathway Exchange (BioPAX)に追加できます。これにより、特に SBO によって記述された定量的な説明を追加することで、BioPAX がモデリングに役立つ情報にリンクされます。

SBO は、計算神経生物学グループ (Nicolas Le Novère、EMBL - EBI、英国) とSBMLチーム (Michael Hucka、Caltech、米国) の共同作業により構築されました。

SBO は、欧州分子生物学研究所と国立一般医学研究所の資金援助を受けています。

• バイオモデル
• Hucka M、Finney A、Sauro HM、他 (2003 年 3 月)。「システム生物学マークアップ言語 (SBML): 生化学ネットワーク モデルの表現と交換のための媒体」。バイオインフォマティクス。19 ( 4 ) : 524–31。CiteSeerX 10.1.1.562.1085。doi : 10.1093/bioinformatics/  btg015。PMID 12611808。 
• Lloyd CM、Halstead MD 、 Nielsen PF (2004)。「CellML: その将来、現在、過去」。Prog . Biophys. Mol. Biol . 85 (2–3 ) : 433–50。CiteSeerX 10.1.1.460.934。doi :  10.1016 /j.pbiomolbio.2004.01.004。PMID 15142756  。