پایگاه داده PHI

درباره پایگاه داده PHI

بیماری‌های عفونی موجود و همچنین بیماری های عفونی در حال ظهور، نگرانی عمده‌ای برای سلامت گیاهان، حیوانات و انسان‌ها هستند و امنیت غذایی جهانی را تهدید می‌کنند و به طور فزاینده‌ای بر تنوع زیستی اکوسیستم‌های طبیعی تأثیر می‌گذارند. هزاران میکروارگانیسم و ​​آفت توانایی آلوده کردن گونه های دیگر، به دست آوردن غذای کافی برای استعمار میزبان(های) انتخابی خود و سپس تکثیر و انتشار موثر برای شروع مجدد فرآیند عفونت را دارند.

در بیشتر آلودگی های ناشی از میزبان-بیماری، میزبان-آفت و میزبان-انگل، میزبان زنده می ماند و علائم بیماری به لایه های سلولی، بافت ها یا اندام های خاص محدود می شود. فقط تعداد کمی از گونه های بیماری زا به طور معمول میزبان(های) انتخابی خود را می کشند.

با ظهور روش‌های شبیه‌سازی مولکولی در 30 سال پیش، تجزیه و تحلیل عملکردی ژن‌ها در برهمکنش‌های میزبان و پاتوژن امکان‌پذیر شد. هدف بسیاری از این مطالعات شناسایی مولکول‌ها و مکانیسم‌های دخیل در فرآیند تشکیل بیماری در تلاش برای توسعه استراتژی‌های اصلاحی برای افزایش عملکرد محصولات کشاورزی، بهبود سلامت حیوانات یا انسان یا حفظ تنوع زیستی در اکوسیستم‌های طبیعی است.

از زمان انتشار اولین تجزیه و تحلیل عملکردی ژن در اوایل دهه 1980، که شامل خصوصیات مولکولی ژن ویروسی avrA از یک پاتوژن باکتریایی با نام  Pseudomonas syringae pv glycinea و با شماره ی دسترسی یا accession number، PHI:963 بود، ژن‌های بسیار بیشتری درگیر در تعاملات پاتوژن-میزبان شناسایی شده‌اند و تعداد انتشارات به طور پیوسته افزایش یافته است. رویدادهای کلیدی بیشتر در تاریخچه تجزیه و تحلیل عملکردی ژن ها و تعاملات پاتوژن-میزبان عبارتند از:

در سال 2005، بیش از 1500 پروژه توالی یابی ژنوم فعال توسط پایگاه داده ی آنلاین Genome Online Gold (GOLD) فهرست شدند.

در سال 2007، یک مطالعه از آنالیز عملکردی ژنومی مربوط به ژن های بیماری زا در قارچ Magnaporthe grisea منتشر گردید.

در سال 2010، اولین مطالعه خاموش کردن ژن القایی میزبان (HIGS) که شامل یک گونه بیوتروف اجباری بود، منتشر گردید.

در سال 2011، تجزیه و تحلیل عملکردی ژنومی تمام فاکتورهای رونویسی و پروتئین کینازها در قارچ آلوده کننده غلات Fusarium graminearum منتشر گردید.

در سال 2005، پایگاه داده ی تعاملات پاتوژن-میزبان (پایگاه داده PHI) تاسیس گردید که حاوی اطلاعات مولکولی و بیولوژیکی تخصصی در مورد ژن هایی است که ثابت شده است که بر نتیجه ی تعاملات پاتوژن-میزبان تاثیر می گذارند. فنوتیپ ها را می توان به نتیجه چنین برهمکنش هایی اختصاص داد.

در پایگاه داده PHI، ژن‌ها زمانی فهرست‌بندی می‌شوند که عملکرد آن‌ها در فرآیند بیماری‌زایی از طریق آزمایش‌های اختلال ژن و یا تغییر سطح رونوشت آزمایش شده باشد. این ژن ها در صورتی که اثر بر روی فنوتیپ کیفی باشد، ژن های بیماری زا (pathogenicity genes) نامیده می شوند. در صورتی که اثر کمی باشد، آنها را ژن های Virulence/aggressiveness می نامند. دسته دیگری از ژن‌هایی که به طور فزاینده‌ای در PHI-base فهرست بندی می شوند، ژن‌های مؤثر (effector genes) هستند که قبلاً به عنوان ژن‌های avirulence شناخته می‌شدند. ژن‌های موثر یا effector genes واکنش‌های دفاعی گیاه را فعال یا سرکوب می‌کنند.

پنج مورد کلیدی برای بهبود محتوای داده‌های PHI-base و پوشش طبقه‌بندی آن وجود دارد:

(1) در دوران پسا ژنومیک و همچنین امکان توالی یابی کل ژنوم با هزینه ی ارزان‌تر، علاقه شدیدی به ژنومیک پاتوژن مقایسه‌ای برای شناسایی عملکردی ژن های همولوگ و همچنین ژن های مختص گونه بوجود آمد.

(2) گستردگی و کارایی آنالیز ژنتیکی Forward و Revesre در گونه‌های بیماری‌زای آلوده‌کننده ی گیاه و حیوان، سرعت کشف را تسریع کرده است و موتانت‌های تولید شده در معرض بررسی های گسترده قرار دارند. در بسیاری از مطالعات تعاملی، گونه‌های میزبان مدل به‌طور فزاینده‌ای برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها استفاده می‌شوند، اما ممکن است در برخی موارد، نتایجی معادل نتایج به‌دست‌آمده در گونه‌های میزبان طبیعی حاصل شود و در برخی موارد، نتایجی معادل نتایج به دست آمده در گونه های میزبان طبیعی، حاصل نشود. بنابراین، مقایسه با فعل و انفعالات شناخته شده در میزبان طبیعی توصیه می شود.

(3) بسیاری از توالی های ژنی مرتبط با یک فرآیند پاتوژنی، فاقد annotation رسمی- مانند آنچه توسط هستی شناسی ژن یا gene ontology ارائه می شده است- هستند. این در حالی است که PHI-base یک منبعی برای چنین annotation ژنی فراهم می کند.

(4) افزایش پوشش گونه ها در یک محدوده ی تاکسونومیک گسترده، این امکان را فراهم می کند تا داده های PHI-base به صورت insilico مورد استفاده قرار بگیرند تا با اطمینان بالاتری، مجموعه ژن های مرتبط با virulence در گونه های بیشتری، پیش بینی شوند.

(5) در نهایت، و مهمتر از همه، محققان نیاز به دسترسی آزاد و آسان به انواع مختلف اطلاعات تعاملی برای تسهیل تولید فرضیه و کشف دانش دارند.

در اینجا، ما در مورد افزایش عمده در محتوای ژنی پایگاه داده PHI، ویژگی های جدید پایگاه داده، ادغام با پایگاه های اطلاعاتی مکمل و موارد استفاده گزارش می دهیم. نسخه اصلی PHI-base در شماره پایگاه داده NAR در سال 2006 منتشر شد.

مقاله دوم NAR در سال 2008 داده های اضافی و ویژگی های جدید موجود در نسخه 3 PHI-base مورد بررسی قرار داد. از آن زمان استفاده از PHI-base رشد کرده است و وب سایت PHI-base بدون احتساب کاربران داخلی و فقط با کاربرانی که در 89 کشور جهان قرار دارند، حدود 1500 بازدید در هر سه ماهه دریافت می کند،

چندین پایگاه داده دیگر نیز وجود دارند که اطلاعاتی را ارائه می دهند که تا حدی با داده های مرتبط با گونه یا اطلاعات بیولوژیکی ارائه شده در پایگاه داده PHI همپوشانی دارند. این منابع عبارتند از: پایگاه داده عامل بیماریزای قارچی (DFVF)، پروژه e-Fungi، Ensembl Genomes، پایگاه داده رونویسی Oomycetes ، پایگاه داده پاتوژن یوکاریوتی (EuPathDB)، FungiDB، پایگاه داده تعامل میزبان و پاتوژن در ویروس های انسانی (HPIDB)، JGI-MycoCosm، PHIDIAS، PLEXdb و پایگاه داده در مورد عوامل virulence باکتری های بیماری زا (VFDB).

هنگامی که این پایگاه‌های اطلاعاتی به طور جمعی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به کاربران بالقوه و موجود پایگاه PHI محیطی غنی‌شده برای پیگیری طیف گسترده‌ای از تجزیه و تحلیل‌های ساده تا پیشرفته در محیط insilico بر روی ارگانیسم‌های بیماری‌زا و فرآیندهای بیماری‌زای زیربنایی ارائه می‌کنند.

نسخه فعلی، PHI-base 3.6، موجود در http://www.phi-base.org، اطلاعات مربوط به 2875 ژن، 4102 تعامل، 110 گونه میزبان، 160 گونه بیماری زا (103 گونه گیاهی، 3 قارچ و 54 گونه آلوده به حیوان) و 181 بیماری برگرفته از 1243 مرجع را ارائه می‌دهد. اطلاعات فنوتیپی و عملکرد ژن‌ها با بررسی‌های دقیق به دست آمده است. فنوتیپ‌های PHI-base از طریق اطلاعات ژن مرتبط با ژنوم‌های مرجع موجود در Ensembl Genomes نگاشته شدند. ژن‌های ویروسی را می توان مستقیماً در مرورگرهای ژنوم مشاهده کرد.