HighAltitudeOmicsDB, интегрированный ресурс для высоких

Apr 03, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9307 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Миллионы людей во всем мире посещают, живут или работают в гипоксической среде, встречающейся на больших высотах, и важно понимать биомолекулярные реакции на этот стресс. Это поможет разработать стратегии смягчения последствий высотных заболеваний. Несмотря на ряд исследований, охватывающих более 100 лет, до сих пор сложные механизмы, контролирующие акклиматизацию к гипоксии, остаются в значительной степени неизвестными. Чтобы определить потенциальные диагностические, терапевтические и прогностические маркеры стресса ГК, важно всесторонне сравнить и проанализировать эти исследования. Для достижения этой цели HighAltitudeOmicsDB представляет собой уникальный ресурс, который предоставляет комплексную, тщательно подобранную, удобную для пользователя и подробную подборку различных генов/белков, связь которых с различными состояниями НА, их белково-белковыми взаимодействиями (PPI) и генами была подтверждена экспериментально. семантические сходства онтологии (ГО). Для каждой записи базы данных HighAltitudeOmicsDB дополнительно сохраняет уровень регуляции (повышение/понижение), кратность изменения, контрольную группу исследования, продолжительность и высоту воздействия, ткань экспрессии, исходный организм, уровень гипоксии, метод экспериментальной проверки, место /страна исследования, этническая принадлежность, географическое положение и т. д. В базе данных также собрана информация о связи заболеваний и лекарственных средств, уровне тканеспецифической экспрессии, ассоциациях путей GO и KEGG. Веб-ресурс представляет собой уникальную серверную платформу, которая предлагает интерактивные сети PPI и матрицы семантического сходства GO среди взаимодействующих лиц. Эти уникальные функции помогают предложить механистическое понимание патологии заболевания. Таким образом, HighAltitudeOmicsDB — это уникальная платформа для исследователей, работающих в этой области, позволяющая исследовать, извлекать, сравнивать и анализировать гены/белки, связанные с HA, их сети PPI и семантические сходства GO. База данных доступна по адресу http://www.altitudeomicsdb.in.

Большой процент населения мира проживает в высокогорных районах (HA), и многие также посещают горы выше 2500 м для активного отдыха, такого как треккинг, скалолазание и другие приключенческие виды спорта. Быстрый подъем на большую высоту приводит к мгновенному снижению барометрического давления. Концентрация кислорода остается прежней, но количество молекул кислорода на вдох снижается; например, на высоте 3600 м барометрическое давление снижается до 483 мм рт.ст., и для дыхания доступно < 40% молекул кислорода. Поскольку количество кислорода, необходимое для деятельности, одинаково, организм должен приспособиться к меньшему количеству кислорода или к гипобарической гипоксии1. . Некоторые жители низменностей приспосабливаются к снижению доступности кислорода на большой высоте посредством процесса, известного как акклиматизация, но некоторые страдают от различных расстройств, таких как острая горная болезнь (AMS), высотный отек мозга (HACE) и высотный отек легких (HAPE). и т.д.2,3. Поэтому исследования по выявлению ранних признаков этих физиологических изменений набирают обороты. Недавнее сравнение белковых профилей жителей равнин с их индукцией на большой высоте выявило дифференциально экспрессируемые белки, такие как сывороточные белки иризин, миостатин, острые белки-предшественники (APP), аполипопротеин А1 и т. д. во время акклиматизации НА4. Эти белки связаны с энергетическими процессами, регенерацией скелетных мышц, воспалительными реакциями и другими характерными молекулярными реакциями на большой высоте5,6. В дальнейшем эти белки были предложены в качестве биомаркеров для прогнозирования ранней акклиматизации людей на большой высоте. Поиск новых белковых биомаркеров у жителей равнин и местных образцов с использованием пептидного профилирования стал важным методом выявления потенциальных диагностических или терапевтических маркеров3,6. Идентификация дифференциально экспрессируемых белков, которые играют ключевую роль в процессе акклиматизации, помогла раскрыть механизмы, ответственные за акклиматизацию при HA. Полногеномное исследование выявило белки плазмы, которые могут предсказывать сосудистый гомеостаз во время HAPE7. Аналогичным образом, транскриптомное исследование показало модуляцию множества путей и белков, участвующих в ранней фазе воздействия гипобарической гипоксии, таких как VIM, CORO1A, CD37, STMN1 и т. д.8. Хотя существует огромная литература, в которой описаны «-омические» профили людей и животных, подвергшихся воздействию большой высоты; реальной задачей остается объединение всех этих исследований для получения целостного понимания постоянно развивающихся механизмов, участвующих в функциональной адаптации клеток, тканей и органов, а также всего организма в высотной гипоксической среде. Поэтому мы разработали HighAltitudeOmicsDB, где все эти разрозненные данные собираются, обрабатываются, анализируются и визуализируются. В настоящее время база данных содержит около 1300 белковых ассоциаций, отобранных вручную из рецензируемых публикаций, экспериментально доказано, что они регулируются стрессом ГК. В базе данных хранится связь каждого белка со стрессом HA с точки зрения уровня регуляции (повышение/понижение регуляции), кратности изменения, контрольной группы исследования, продолжительности и высоты воздействия, ткани экспрессии, организма-источника, уровня гипоксия, метод экспериментальной проверки, место/страна исследования, этническая принадлежность, географическое положение и т. д. В базе данных также указывается, было ли экспериментально доказано, что белок связан с HA-биомаркером, и содержится ссылка на соответствующую публикацию. База данных также связана с другими базами данных, такими как официальный символ белка, псевдонимы белков, хромосомное расположение, длина, идентификатор Uniprot, номер Комиссии по ферментам (EC), идентификатор информации о семействе белков (Pfam), идентификатор банка данных белков (PDB), Идентификатор базы данных интегративных белковых сигнатур (InterPro), идентификатор базы данных однонуклеотидного полиморфизма (dbSNP). В базе данных также представлена ​​функциональная информация о белках, такая как аннотация GO и ассоциация путей Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG); их связь с другими заболеваниями и лекарствами. В базе данных также представлены белок-белковые сетевые взаимодействия каждого белка с его топ-50 взаимодействующими партнерами. Сеть можно визуализировать в интерактивном режиме на веб-сервере. Кроме того, HighAltitudeOmicsDB вычисляет семантическое сходство генов с этими 50 интеракторами для идентификации функционально связанных белков. В базе данных дополнительно хранятся факторы транскрипции, взаимодействующие с геном, и тип их регуляции (репрессия, активация, дистальный, проксимальный и т. д.). Кроме того, также перечислены микроРНК, взаимодействующие с этим геном. Таким образом, HighAltitudeOmicsDB представляет собой уникальную интегрированную платформу для изучения, поиска, сравнения и оценки генов/белков, связанных с HA-стрессом, их сетей PPI, а также семантического сходства и регуляции с помощью факторов транскрипции и микроРНК. Это поможет раскрыть основные перекрестные помехи между белками, которые существуют для акклиматизации к ГК, а также обеспечить понимание механизма этих сложных молекулярных реакций. Таким образом, это будет полезно для выявления новых и надежных кандидатов в молекулярные биомаркеры, которые могут в дальнейшем помочь в разработке новых диагностических, прогностических и терапевтических стратегий для высотных заболеваний.