TRANSPATH®

Biobase Biologische Datenbanken GmbH

Das internationale Unternehmen Biobase mit seinem Sitz in Wolfenbüttel legt seinen Schwerpunkt auf die Entwicklung, Pflege und Lizenzierung von molekularbiologischen Datenbanken und den dazugehörigen Softwareplattformen. Entstanden ist Biobase aus dem Deutschen Zentrum für Biotechnologie in Deutschland. Die Transfac Datenbank war das erste Produkt des Unternehmens. Dieses Produkt bot eine Plattform zur Analyse und Beschreibung von Gen regulatorischen Ereignissen und ihren Netzwerken.

TRANSPATH® ist ein weiteres Produkt von Biobase und ein komplettes Datenbanksystem mit vielen Funktionen und erweiterten Möglichkeiten zur Feststellung von Signalwegen bei Genregulationen, so wie weitergehender Analyse und der Betrachtungsmöglichkeit derselben. Es wird ständig weiterentwickelt und ist schon heute ein großes molekularbiologisches Datenbanksystem mit vielen Tools, Anbindungen und Abfragemöglichkeiten.

TRANSPATH® mehr als nur eine Ergänzung

Die Transfac® Datenbank wurde erweitert mit kleineren Datenbank relevanten Aspekten der Genregulation und durch eine spezielle Datenbank zur Erkennung der Signalwege. Diese Signalweg Datenbank erhielt den Namen TRANSPATH®.

TRANSPATH® ist aber nicht nur eine Erweiterung, es hat sich im Laufe der Zeit zu einem kompletten Datenbanksystem entwickelt, um dieses zu ermöglichen wurde TRANSPATH® von Transfac® abgekoppelt und somit selbständig, eine Integration von Transfac® wurde danach wieder vorgenommen und so konnte sich ein komplett eigenständiges gesamtes Datenbanksystem entwickeln, welches sich aus verschiedenen Datenbanken zusammen setzt und für das speziell flache Dateifreigaben erzeugt werden. Aus über 30 verschiedenen Tabellen werden Informationen in folgende drei Dateien kondensiert:

• Moleküle
• Gene
• Reaktionen

Was sagen diese Tabellen aus?

In der Datei Moleküle werden beispielsweise Proteine und die dazugehörigen Komponenten wie auch kleine Effektoren beschrieben, deren Zielgene extrazelluläre Signale transduzieren und zeigt ihre gewebespezifische und intrazelluläre Verteilung auf. In der Datei Gene werden, ausgehend von, Genexpressionen und Zielgenen, die Informationen für die Regulationswege oder Feedback-Schleifen dargestellt.

Bei der Datei Reaktionen werden Signalmoleküle mit dem Wechselwirkungsmechanismus und seine Wirkungen verbunden, dazu bilden sich Pfade, Wege und Netzwerke. Häufig erlauben diese Reaktionen Abfragen zum Pfad-Upstream oder Downstream, was sich von den Ansätzen anderer Datenbanken stark unterscheidet.

Weitere Tools in Version 3.2 von TRANSPATH®

Vierteljährlich werden Releases zu TRANSPATH® professionel zur Verfügung gestellt. Ständige Weiterentwicklung und Verbesserung führte in TRANSPATH 3.2® zur Integration von ca. 10.000 Molekülen, 1800 Genen und über 11000 Reaktionen aus ca. 5000 Referenzen und mehr. Weitere und verbesserte Module stehen dem TRANSPATH® ebenfalls zur Verfügung.

Der Array Analyzer™

Der Array Analyzer zur Auswertung von Microarray-Daten bedient sich des TRANSPATH® Datensatzes zur Identifizierung der Schlüsselregulatoren in den Pfaden der jeweiligen Arrays, die mit ab- oder aufwärts regulierten Genen verbunden sind. Die hohe Konnektivität der Rückkopplungsschaltungen und Übersprungereignisse der Signalisierungsnetze werden vom Array Analyzer™ genutzt, gemeinsame Elemente, wie Gene oder Moleküle in Pfaden zu identifizieren. In einer Upstream- beziehungsweise Downstream-Analyse detektiert Array Analyzer™ die gemeinsamen Knoten, welche als Schlüsselregulatoren oder auch Effektoren wirken können.

Die TRANSPATH® Array-Datenanalyse ist ein Verfahren, welches schrittweise ausgeführt wird. Hierbei wird in der Datenbank erst nach Genen oder Proteinen gesucht, wobei es viele mögliche Strings zur Suche gibt und die Proteine oder Gene in einem Datenfeld beschrieben sind. Die Ergebnisse der Expressionspegelwerte können ebenfalls an die einzelnen Strings angehängt werden. Der Datenbankabruf erfolgt zum Beispiel über Zugangsnummern von Swiss-Prot, EMBL/Genbank und anderen. Enthält ein Suchergebnis mehr als einen Eintrag so kann der Array-Analyzer gestartet werden, wobei die Richtung der Analyse einstellbar ist (aufwärts, abwärts) und sich nach dem zu suchenden Schlüsselmolekül richtet.

Zur weiteren Fokussierung gibt es die Option Abstand, hiermit wird die Anzahl der zulässigen Reaktionsschritte angegeben. Alles was über den Suchradius hinaus geht wird betrachtet als unerreichbar und nicht angezeigt. Die Anzahl der zu berücksichtigenden Reaktionen kann ebenfalls optional ausgewählt werden, selbst Reaktionen, welche in höheren Molekülhierarchie-Ebenen stattfinden können eingegeben werden. Der Vorteil dabei ist, eventuell fehlende Informationen über spezifische Reaktionsschritte mit abstrahierten Informationen einer anderen, anwendbaren Spezies füllen zu können.

Ganze Komplexe und phosphorylierte Zustände können auch eingeschlossen werden, wenn sie mit dem Datensatz einer modifizierten Form der entsprechenden Proteine reagieren. Die für die Analyse verfügbaren Reaktionen werden durch beide Optionen erhöht und es erhöht sich zu dem die Wahrscheinlichkeit einen Array-Datensatz abzurufen der Sub-Netzwerke mit vielen Knoten enthält.

Der Pathway Builder

Mit dem Pathway Builder können die Schlüsselmoleküle und die sie umgebenden Netzwerke betrachtet werden. Der Pathway Builder bietet zur Betrachtung vier verschiedene Visualisierungsarten. Zur spezifischen Erstellung von Ansichten bietet der Pathway Builder folgende Parameter zur Auswahl :

• Komplexität
• Netzwerkerweiterung
• Pfadrichtung
• dazu verschiedene, anwendbare Filter

Die Molekül Datei und ihre Tabelle wurde ein Browse entwickelt, womit der funktionelle Klassifizierungs-Baum und seine verschiedenen hierarchischen Ebenen angeschaut und dargestellt werden können. Manuell gezeichnete Karten stellen in der ersten Pfadübersicht entsprechende Einträge mit dazu gehörigen, direkten Links zur Verfügung. Des Weiteren können Informationen bezüglich Funktionen und intrazelluläre die Verteilung von Molekülen mit Gene Ontology oder ähnlichen Abfragen abgerufen werden.