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  • 당쇄 관련 오믹스(omics) 데이터를 총 망라해 종합한 세계 최초의 당쇄 과학 포털 GlyCosmos를 개발 (이공학부 공생 창조 이공학과 기노시타 세이코 교수)

2020/06/23

당쇄 관련 오믹스(omics) 데이터를 총 망라해 종합한 세계 최초의 당쇄 과학 포털 GlyCosmos를 개발 (이공학부 공생 창조 이공학과 기노시타 세이코 교수)

    성과 포인트
    당쇄에 관련한 위전자, 단백질, 지질, 질병, 패스웨이 등의 오믹스 데이터를 총 망라해 종합한 접근 가능한 세계 최초의 당쇄 과학 포털 GlyCosmos를 개발했습니다.
    국제 당쇄 구조 리포지토리 및 글리코믹스, 글리코프로테오믹스의 당질 분석 데이터의 리포지토리도 개발했습니다.
    GlySpace Alliance의 멤버로서 일본을 대표하는 당쇄 과학 포털 사이트입니다.
    일본 당질 학회의 공인 포털 사이트입니다.

    소카 대학 이공학부 당쇄 생명 시스템 융합 센터의 부센터장 기노시타 세이코 교수를 대표로, 공익 재단법인 노구치 연구소 야마다 잇사쿠 프로젝트 리더, 니가타 대학 대학원 치학 종합 연구과 오쿠다 슈지로 준교수, 국립 연구 개발법인 산업 기술 종합 연구소 세포분자 공학 연구 부문 가이지 유키히로 상급 주임 연구원 등으로 구성된 연구 그룹은 당쇄 과학 연구를 추진하기 위한 당쇄 과학 포털 사이트 GlyCosmos를 공개해 유전 체학, 단백질 체학, 질환이나 패스웨이 등의 오믹스 데이터를 망라적으로 종합한 포털 사이트를 세계 최초로 개발했습니다.
    본 연구 성과는 2020년 6월 22일 (영국 하기 시간), 과학 잡지 「Nature Methods」 7월호에 게재되었습니다.

    본 연구는 국립연구 개발법인 과학기술 진흥기구 (JST) 바이오 사이언스 데이터베이스 센터 (NBDC)의 라이프 사이언스 데이터베이스 종합 추진 사업 (종합화 추진 프로그램)에 의한 연구 개발 과제 ‘당쇄 과학 포털의 구축’ (연구 대표자: 기노시타 세이코)의 지원을 받아 실시되었습니다.

    당쇄 과학 포털 사이트 GlyCosmos의 개요
    하나의 웹사이트에서 다양한 당쇄 관련 리소스에 접근 가능한 GlyCosmos에는 다음과 같은 특징이 있습니다.
    사용자들에게 친근한 웹 인터페이스를 통해 당쇄 관련 유전자, 단백질, 당질, 패스웨이, 질환 등 이용 가능한 정보를 쉽게 열람할 수 있습니다.
    GlyCosmos에서는 리포지터리로서 국제 당쇄 구조 리포지터리 GlyTouCan과 글라이코 프로테오믹스를 위한 리포지터리 GlycoPOST를 이용할 수 있습니다.
    종합된 다양한 당쇄 관련 데이터베이스와 데이터 세트를 포함한 데이터 리소스를 제공하고 있습니다.

    【GlyCosmos 포털】
    연구 모습
    당쇄는 DNA, 단백질을 잇는 제3의 생명 사슬로 여겨지고 있으며 신경, 감염, 면역 발생 등의 다양한 생명 현상에 관여하고 있습니다. 그러나 그 복잡한 구조나 생합성 과정 때문에 게놈 연구에 비해 그 기능을 밝히기가 무척 힘듭니다. 한편, 최근 다양한 실험 데이터의 축적으로 인한 빅데이터가 주목을 받고 있으며, 그것을 활용하는 데이터 사이언스가 중요해졌습니다. 당쇄 데이터베이터의 역사는 1990년대 중반 미국에서 CarbBank가 개발된 것을 계기로 시작되었으며, 그 후 다양한 데이터베이스가 개발되었습니다. 이러한 활동이 세계 각국에서 진행됨으로써 연구자들은 많은 리소스에 접근 가능하지만 이러한 리소스를 발견하기는 힘들었습니다. 그래서 GlyCosmos가 개발되었습니다. GlyCosmos는 2018년 10월 β판을 공개하고, 2019년 4월 1일에 정식 공개함에 따라 일본 당질 학회의 포털 사이트로 인정받았습니다. 그 후, 관련 연구자들의 의견을 토대로 2019년 8월과 2020년 4월에 업데이터를 거쳐 수록 데이터의 종류와 수의 확장 및 기능의 확충과 인터페이스 개선을 실현해 왔습니다.

    연구 성과
    당쇄를 중심으로 당쇄 관련 유전자, 당단백질, 이에 관련한 질환이나 병원체의 정보 등 모든 정보를 하나의 포털 사이트에서 검색 및 열람할 수 있게 한 이 포털 사이트는, 유저들에게 사용하기 편리한 웹 인터페이스를 통해 무료로 이용 가능합니다. 당쇄 구조를 등록해 식별 번호를 붙이는 국제 당쇄 구조 리포지터리 GlyTouCan (※1)이나 당쇄 관련 질량 분석 실험을 통해 얻은 생생한 데이터를 등록할 수 있는 GlycoPOST (※2)에도 접근할 수 있습니다. 또한, 지금까지 당쇄 과학 연구자들에 의해 개발되어 온 JCGGDB ACGG-DB (※3)나 GlycoNAVI (※4)에 더불어, 국내외 데이터베이스를 종합했습니다. 이러므로써 GlyCosmos는 당쇄 관련 데이터를 일원적으로 관람할 수 있게 되었고, 보다 다양한 정보를 쉽게 찾을 수 있게 되었습니다. 그리고 미국 GlyGen, 유럽 Glycomics@ExPASy와 함께 당쇄 과학 데이터베이스의 국제적인 테두리 ‘GlySpace Alliance’를 구성하는 등 해외의 유사한 프로젝트와 제휴하여 국제적인 데이터의 교류 및 공유를 실시하고 있습니다.

    앞으로의 전개
    본 포털 사이트를 비롯해 다양한 분석 수단이나 소프트웨어도 개발하여 당쇄 생물학자를 서포트할 수 있도록 연구 개발을 더욱 발전시켜 생명 현상의 이해와 그 응용을 시도해 갈 예정입니다. 그 중에서도 최근 주목받고 있는 마이크로바이옴, 메타볼룸, 식물 게놈 등과 당쇄 관련을 분석 가능한 데이터베이스 툴의 개발도 진행될 예정입니다.
    ページ公開日:2020/06/23