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[국내논문] 세포 신호전달 경로 데이타베이스를 위한 데이타 모델링
Data Modeling for Cell-Signaling Pathway Database 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 데이타베이스, v.30 no.6, 2003년, pp.573 - 584  

박지숙 (서울여자대학교 정보통신공학부) ,  백은옥 (서울시립대학교 기계정보공학과) ,  이공주 (이화여자대학교 약학대학 제약학과) ,  이상혁 (이화여자대학교 분자생명과학부) ,  이승록 (이화여자대학교 분자생명과학부) ,  양갑석 (이화여자대학교 분자생명과학부)

초록
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최근 유전체학단백질체학 분야에서 생성되는 방대한 분량의 데이타로부터 생물학적 의미를 추출해내기 위한 생물정보학적인 도구들에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다. 본 논문에서는 세포 신호전달 경로에 관한 정보를 효율적으로 표현, 저장함은 물론 저장된 데이타로부터 생물학적 의미를 추출할 수 있도록 하기 위한 다양한 요구 조건들을 생물학자의 관점에서 분석하고, 이들 요구조건을 체계적으로 반영하여 설계한 ROSPath 데이타베이스 시스템을 제안한다. ROSPath 데이타 모델에서는 향후의 확장성을 고려하여 불완전한 지식의 표현이 가능하도록 하며 인터넷상에서 기존의 다른 생화학 데이타베이스를 공유할 수 있는 연결성을 제공한다. 또한, 객체지향 모델을 이용하여 계층적인 구성을 제공함으로써 효율적인 검색을 지원한다. ROSPath 데이타 모델은 두 가지 주요 데이타 요소인 ‘바이오 개체’와 ‘상호작용’으로 정의된다. 바이오 개체는 세포 신호전달 경로에 관여하는 단백질과 단백질 상태 등과 같은 개개의 생화학적인 개체를 의미하고, 상호작용은 단백질 상태 전이나 화학 반응, 단백질-단백질 상호작용 등과 같은 바이오 개체들 간의 다양한 관계 및 신호전달과정을 설명한다. 제안된 ROSPath 데이타 모델을 이용하여 구성되는 복잡한 정보 네트워크는 다양한 생화학 프로세스들을 기술하고 분석하는 데에 활용할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recent massive data generation by genomics and proteomics requires bioinformatic tools to extract the biological meaning from the massive results. Here we introduce ROSPath, a database system to deal with information on reactive oxygen species (ROS)-mediated cell signaling pathways. It provides a st...

Keyword

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문제 정의

  • 여러 생물학자들이 많은 노력을 통하여 특정 세포 신호전달 경로에 관여하는 것으로 밝혀낸 단백질 분자(molecule)에 관련된 정보는 그 양이 폭발적으로 증가하고 있을 뿐만 아니라 방대한 문헌에 산재되어 있어, 현재까지 밝혀진 지식 체계를 손쉽게 파악하기 어려운 것이 현실이다. 생물학 연구자로 하여금 이러한 세세한 정보를 일관성 있는 모델을 이용하여 체계적으로 종합하여 관리할 수 있도록 하는 것은 울론, 종합된 정보를 편리한 형태로 제공하여 사용하도록 하는 것이 세포 신호전달 데이타베이스 시스템 구축의 목적이다.
  • 본 논문에서는 세포 신호전달 경로에 관한 정보를 효율적으로 표현하고 저장하기 위하여 고려되어야 할 다양한 요구 조건들을 생물학자의 관점에서 분석하고, 이들 요구조건을 체계적으로 반영하여 설계한 ROSPath (Reactive Oxygen Species mediated cell-signaling Pathways) 데이타베이스 시스템을 위한 데이타 모델을 제시한다.
  • 위에서 서술한 바와 같이 ROSPath의 데이타 모델에서는 제한된 지식을 현재 알려진 지식수준에서 표현하고 향후 새로운 정보를 점진적으로 추가하면서 더 구체화할 수 있도록 하는 것을 지식의 계층적인 구성에 의해 제공하고자 한다. 그러나 한 발 더 나아가면, 현재로서는 어떤 체계를 가지고 지식을 계충적으로 구성할 만한 정보를 가지고 있지 못하지만 미래에 이와 같은 체계를 새로이 추가하는 일을 손쉽게 할 수 있도록 모델을 구성하는 일 또한 매우 중요한 측면이다, 이를 위해서 데이타 모델의 논리적인 구성을 객체-관계 형태로 유지하여 데이타 모델을 물리적인 데이타베이스 스키마로 구현하는 것과 독립되게 하였다.
  • 또한 각 경우 변형 부위(modification site)에 관한 정보가 알려져 있는 경우, 이를 포함시킬 수 있다. 이렇게 함으로써 단백질의 상태를 표현함에 있어서, 생물학적으로 밝혀진 정보를 최대한 상세하게 그리고 체계적으로 나타낼 수 있도록 하였다.
  • 그림 2에서는 H2O2가 PTP1B를 산화시킴으로써 PTP1B에게 신호를 전달한다고 해석하였다. 이와 같이 화학적, 생물학적으로는 전혀 다른 종류의 작용이라 할지라도 동일하게 '신호를 전달'하는 것으로 해석함으로써 세포가 외부로부터 받은 자극이 일련의 '신호전달' 과정을 통하여 세포의 생성과 사멸 등에 영향을 미치는지를 이해하고자 하는 것이다.
  • 본 논문에서는 세포 신호전달 경로를 위한 데이타 모델의 설계와 이를 이용한 데이타의 입력에 주안점을 두고 있다. 현재 ROSPath 시스템18, 19]은 Linux (Redliat 7.

가설 설정

  • 이와 같이 하나의 단백질이 그 동적인 상태에 따라 기능적인 역힐이 달라질 수 있으므로 단백질의 상태를 하나의 데이타 개체로 모델링 하여 표현하였다. ROSPath 세포 신호 전달에 관여하는 단백질은 적어도 하나 이상의 단백질 싱태를 갖는 것으로 가정하였는데, 구체적인 상태 정보가 밝혀지지 않은 경우라고 하더라도 하나의 기본 상태가 자동으로 생성되어 사용되도록 하였다. 하나의 단백질을 서로 다른 상태에 있는 것으로 정의하는 기준은 이러가지가 있을 수 있는데, ROSPath 데이타 모델은 C 음 다섯 가지 측면에서 단백질 상태를 구별한다.
  • 예를 들어 그림 2에서 PDGFR에서 PI3K로 '신호'가 전달되는 과정은 PDGFR7} 인산화되어 PDGFR-p로 상태 전이된 후에 PDGFR-p 에서 복합단백질 [PDGFR-p, PI3K]이 생성되는 결합으로 설명할 수 있다. 결합에 의해 생성되는 일시적인 복합단백질은 항상 두 개의 결합 구성요소로 구성된다고 가정하였으며 결합 방법과 결합 부위가 복수로 정의될 수 있다. 또한, 결합을 정의할 경우에는 그 결과가 되는 일시적인 복합단백질을 자동적으로 생성하여 저장한다.
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참고문헌 (19)

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  19. http://rospath.ewha.ac.kr 

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