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・RNAseq解析結果に対する化合物情報を使ったTarget Prioritization法

NGS現場の会第４回研究会 2015/7/2

World Fusion Co., LTD

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LSKB Target Prioritization Tool

Microarray, RNAseq解析結果から

疾患・表現型関連・薬物標的等の遺伝子を絞り込み


Target Prioritization Tool

Total Transcript: 53859

FDR<0.05, fold change>±2

2382

944

Known Gene

Annotation filter

?

Example Data SRP040018 – RNA seq analysis on insulin resistance model zebrafish. 有意差検定やアノテーション情報により絞り込んだ遺伝子からさらに着目する遺伝子を絞り込む“新しい”方法を提供



この過程でタンパク質と活性

化合物の情報を付与する

遺伝子と関係がある活性化合物を取得 ⇒化合物による活性制御が可能な遺伝子(タンパク)を特定

1, 実測されたアッセイ情報を用いて遺伝子の化合物標的としての評価を迅速化 2, in vitro assayに用いる化合物の探索を通じてGene-Phenotype間の相関解析 3,情報の少ない遺伝子・タンパクの機能を結合化合物の作用から推定 Total Transcript: 53859

FDR<0.05, fold change>±2

Known Gene

Annotation filter

?

2382

944


LSKB DataBase structure ツールの参照元になるLSKBは60以上のデータ集団で構成

された巨大なDatabase system

Target Prioritizationではこの一部を使用


①統計解析が終了したTXTファイルを指定の場所にDrag & Drop

LSKBの操作画面はWebブラウザから



LSKB input menu

②アノテーション情報を付与したい遺伝子またはタンパク質を選択


Entrez GeneIDやTranscript id(ensembl, genbank)を認識


LSKB input menu ③アノテーション情報を付与する遺伝子またはタンパク質を選択

モデル動物(マウス・ラット・ゼブラフィッシュ)の場合、Human Orthologに変換可能



Basic annotation = Biological function

Additional annotation = Protein-Ligand function

GENE_

Symbol

Transcript

ID

biological_

process

cellular_c

omponent

molecular

_function

OMIM

DiseasePathway

Pathway_de

scription

HSP90

AA1

ENSDART

000000235

50

GO:00000

86 G2/M

transition

of mitotic

GO:00057

39

mitochon

drion;-

GO:00021

34 UTP

binding;-

GO:00021

68

Mitotic G2-

G2/M

phases;AhR

pathway;Lo

UNIPROTPubChem

BioAssay

PubChem

BioAssay

ChEMBL

Assay

ChEMBL

Assay;#Acti

vities

ChEMBL

Assay;#Inhibit

ors(pAct>5)

ChEMBL

Assay;#Binde

rs(pAct>5)

PDBIDsPDB#Li

gands

PFAM

Domains

#Referen

ces

Clinvar(hg

19);IDs

Clinvar(hg

38);IDs

K9JA46;P

07900;Q8

6SX1

11 3539

CHEMBL3

880 Heat

shock

protein

570 259 82 166 153 PF00183 Hsp90 protein;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase;PF00183 Hsp90 protein;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase1898rs2676040

09

rs2676040

09

Target Prioritization Tool 追加されるアノテーション情報は、大きくBiological functionと

Protein-Ligand functionの2カテゴリ

このツールはタンパク質へ活性を持つ化合物の情報を付加する Copyright (C) 2015 World Fusion Co.,LTD. All Rights Reserved.

GENE_Symbol

(Human)Transcript ID

Fold

change

FDR p-value

correction

GGACT ENSDART000001037858.6 0.0050

LRAT ENSDART000000542288.0 0.0000

SERPINH1 ENSDART000000350967.6 0.0000

METTL21C ENSDART000001272956.6 0.0418

FAM19A5 ENSDART000001505536.5 0.0348

NDUFB2 ENSDART000000669046.4 0.0089

CASP4 ENSDART000000737785.3 0.0145

UGT2A1 ENSDART000000736635.1 0.0008

TEX30 ENSDART000001014014.8 0.0201

UGT2A1 ENSDART000001291784.7 0.0000

TPMT ENSDART000000516954.4 0.0000

SERAC1 ENSDART000001519504.0 0.0000

IL17D ENSDART000000182513.9 0.0293

ASPM ENSDART000001267953.8 0.0000

SRSF5 ENSDART000000755153.7 0.0000

FBXO3 ENSDART000001393823.7 0.0119

CAPN2 ENSDART000000440853.6 0.0476

MSC ENSDART000000666983.6 0.0265

NKPD1 ENSDART000001114123.5 0.0013

NKX2-2 ENSDART000000813963.5 0.0454

BCL7B ENSDART000000306873.5 0.0000

CELA1 ENSDART000000345453.4 0.0300

NELFA ENSDART000000875683.4 0.0000

PIGN ENSDART000001290283.3 0.0151

TUBB4A ENSDART000001311873.3 0.0000

～754

GENEID(Human)

ENTRY_NAME(HUMAN)

GO term; biological_process

GO term; cellular_component

GO term; molecular_function

OMIM Disease;#hits

OMIM Disease;ID_and_description

Pathway;#hits

Pathway;ID_and_description

UNIPROT_PRIMARY_ACC(HUMAN)

UNIPROT_ACC(HUMAN)

PubChem BioAssay;#Assays

PubChem BioAssay;#Compounds

ChEMBL Assay;Target_ID_and_Name

ChEMBL Assay;#Activities

ChEMBL Assay;#Inhibitors(pAct>5)

ChEMBL Assay;#Binders(pAct>5)

PDB associated with Entry Name;#PDBIDs

PDB associated with Entry Name;#Ligands

#References

Clinvar(hg19);#hits

Clinvar(hg19);IDs

Clinvar(hg38);#hits

Clinvar(hg38);IDs

Basic annotation

Additional annotation

+

Target Prioritization Tool 統計解析データ


Additional annotation = Protein-Ligand function

UNIPROTPubChem

BioAssay

PubChem

BioAssay

ChEMBL

Assay

ChEMBL

Assay;#Acti

vities

ChEMBL

Assay;#Inhibit

ors(pAct>5)

ChEMBL

Assay;#Binde

rs(pAct>5)

PDBIDsPDB#Li

gands

PFAM

Domains

#Referen

ces

Clinvar(hg

19);IDs

Clinvar(hg

38);IDs

K9JA46;P

07900;Q8

6SX1

11 3539

CHEMBL3

880 Heat

shock

protein

570 259 82 166 153 PF00183 Hsp90 protein;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase;PF00183 Hsp90 protein;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase;PF02518 Histidine kinase-, DNA gyrase B-, and HSP90-like ATPase1898rs2676040

09

rs2676040

09


Inhibitors

実験上このタンパク質へ阻害

活性を持つ化合物の数

Binders=

実験上このタンパク質へ結合

活性を持つ化合物の数

タンパク質の働きを制御できる化合物を知る

Additional annotationの構成要素

1, 化合物-タンパク間の実測されたアッセイ情報を参照

2,活性値に基づいたフィルタリングを挟むことも可能


Data Source PubCheｍ 2004年にリリースされた化学分子データベースでNCBIによって維持管理されている。化合物ベンダー、研究組織などが供給した実験データをもとにPubChem BioAssay, PubChem Compound, PubChem Substanceが提供され、PubChem Compound 約6800万件、Substance 約2億件、BioAssay 115万件（試験化合物208万件）が登録されている

ChEMBL 医薬品及び医薬品候補化合物などの生物活性低分子のデータベースで、EBIによって管理運営されている。 2015年2月にリリースされたChEMBLバージョン20には、約150万個の化合物、10774個の標的、及び1352万件の生物活性情報が収録されている。文献からのキュレーション、他のDBから引用された実験データが登録されている。

これらのDBは化合物の様々なAssay Dataが含まれる点が特徴



遺伝子リスト Filtered by

ChEMBL Assay;#Binders(pAct >= 5)

データベースに記録されたアッセイ情報を用いて統計解析後の遺伝子集合

から活性化合物を持つ遺伝子を取得

遺伝子ごとに活性値を伴った化合物情報が表示される

pAct=活性値の-log


フィルタ後に残った遺伝子は活性化合物を持つ遺伝子。

活性パラメータの区分ごとに詳細を見れる

KiやIC50といった実測時に用いられた活性パラメータごとに

タンパク質-化合物情報を表示


Lumiracoxib=抗炎症薬 ⇒COX2はインシュリン刺激下での炎症誘導に関与？

COX2(insulin刺激で発現↑)の活性を阻害する

化合物のリスト


Tiotropium=ムスカリン受容体遮断 ⇒インシュリン刺激下での血管新生誘導にACM2が関わるか、 Tiotropiumによる受容体阻害の影響を見ることで判定できる

ACM2(Muscarine受容体・insulin刺激で発現↑)の活性を

阻害する化合物のリスト


Target Prioritization Tool PubChemやChEMBLに活性化合物情報があるProteinは少ない ⇒着目するタンパクにアッセイの情報がないとき

共通Domainを持つタンパクの活性化合物を外挿する


共通Domainを持つProtein間では、そのDomainを標的とする化合物が共通して作用する傾向がある

直接のアッセイ情報がなくてもDomain経由で活性化合物を探索することが可能

PIGNはENPP2と共通したPhosphatidylinositolglycan class N Domainを持つ


LSKB Target Prioritization Toolの利点

Cell based assay

-Inhibitor Compound

-Activator Compound

Significant

Gene/Protein (2382)

1, 実測されたアッセイ情報を用いて遺伝子の化合物標的としての評価を迅速化

2, in vitro assayに用いる化合物の探索を通じてGene-Phenotype間の相関解析

3,情報の少ない遺伝子・タンパクの機能を結合化合物の作用から推定

遺伝子(protein)-活性化合物の関係を参照可とすることで

Active chemical

related gene = 152

Annotated gene

944


研究室のサーバーマシンへ導入、AWSでも提供可。クライアントからWebブラウザを経由してアクセスライセンス形態：年間使用権ライセンス

Desktop PC用アプリケーション(Win/Mac) ライセンス形態：PC固定永久ライセンス

Server machineもしくはDesktop PC Beta テスト中

製品販売

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http://www.w-fusion.co.jp


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