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ネットワークによる ゲノム・疾患・医薬品の統合 京都大学化学研究所 金久 バイオサイエンスデータベースセンター統合化推進プログラム 「ゲノム・疾患・医薬品のネットワークデータベース」 2018105トーゴーの日シンポジウム Licensed under a Creative Commons表示4.0国際ライセンス (c)2018金久 實(京都大学化学研究所)

ネットワークによる ゲノム・疾患・医薬品の統合 - … · 2018. 12. 10. · Animal (Homo sapiens)Plant (Arabidopsis thaliana)Bacteria (Escherichia coli)Archaea

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  • ネットワークによるゲノム・疾患・医薬品の統合

    京都大学化学研究所

    金久 實

    バイオサイエンスデータベースセンター統合化推進プログラム

    「ゲノム・疾患・医薬品のネットワークデータベース」

    2018年10月5日 トーゴーの日シンポジウムLicensed under a Creative Commons表示4.0国際ライセンス(c)2018金久 實(京都大学化学研究所)

  • Homo sapiensVariant groups

    ………

    Eukaryotes

    Animals

    Plants

    Fungi

    Protists

    Bacteria

    ArchaeaProkaryotes

    Personal genome

    Pathogen genome

    Genome, Metagenome, Metabolome,

    Transcriptome, Proteome

    Cellularorganisms

    Basic understanding

    of biological systems

    Practical applications

    for use in society

    KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes

    https://www.genome.jp/kegg/https://www.kegg.jp/

    https://www.genome.jp/kegg/https://www.kegg.jp/

  • Animal (Homo sapiens)

    Plant (Arabidopsis thaliana)

    Bacteria (Escherichia coli)

    Archaea (Methanococcus maripaludis)

    • Genetic blueprint – molecules (parts) encoded in the genome

    • Chemical blueprint – molecular networks (wiring diagrams) encoded in the cell

    Blueprints of life

  • Basic network

    Cell-level networkOrganism-level networkPerturbed network

    1. Metabolism2. Genetic information processing3. Environmental information processing4. Cellular processes5. Organismal systems6. Human diseases

    KEGG PATHWAY: Database of molecular networks

    Non-small cell lung cancerhsa05223

    KEGG NETWORK: Details of perturbed molecular networks

    https://www.kegg.jp/pathway/hsa05223

  • Network Element Entry

    Variant Entry

  • EdgeText Symbol

    Signaling network Metabolic network

    Activation (single- or multi-step) Enzymatic reaction -> →Inhibition (single- or multi-step) -| ⊣Complex formation Substrate binding -- —Missing interaction Missing reaction // ⌿Expression (single-step) Enhanced reaction => ⇒Repression (single-step) =| ⫤

    Node Identifier Coloring

    Human reference gene/protein hsa ID None

    Human gene variant variant ID Red

    Viral or other pathogen gene/protein K number Purple

    Metabolite and other chemical compound C number None

    Drug D number Blue

    Nodes and edges of network elements

    KEGG NETWORK database

    Collection of network elements + Network variation maps

    Coloring of nodes and symbol representation of edges are used in network variation maps

  • KEGG NETWORK: Cancer Network

    Reference network

    Perturbations: gene variants, viral proteins, drugs

    Cancer types

  • KSHV (Kaposi sarcoma-associated herpesvirus) K1 protein

    in comparison with

    EML4-ALK fusion gene in non-small cell lung cancer

    KEGG NETWORK: Virus Network (1)

    Viral Oncoprotein

  • Chemokines and chemokine receptors

    KSHV vCCL1, vCCL2, vCCL3

    KSHV vGPCR

    KEGG NETWORK: Virus Network (2)

    Viral Mimicry

  • Cushing syndrome

    CRH-ACTH-Cortisol network

    KEGG NETWORK: Endocrine Network

    CRH (Corticotropin releasing hormone)

    ACTH (Corticotropin)

    Cortisol ACTH 依存性ACTH 非依存性

    視床下部

    下垂体

    副腎 過剰分泌PRKACA

    Sato Y, et al. Recurrent somatic mutations underlie corticotropin-independent Cushing's syndrome. Science 344:917-920 (2014).

  • jp08403 H00110

    ICD-11 を公開

    https://www.kegg.jp/brite/jp08403https://www.kegg.jp/entry/ds_ja:H00110

  • 60 70 80 90 00 10 20

    800

    600

    0

    400

    200

    EC番号について

    EC 1. Oxidoreductases

    EC 2. Transferases

    EC 3. Hydrolases

    EC 4. Lyases

    EC 5. Isomerases

    EC 6. Ligases

    EC 7. Translocases

    引用文献より実験を行った酵素のアミノ酸配列が判明したものの割合を青で示した