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KEGG 数据库中,把功能相似的蛋白质归为同一组,然后标上 KO 号。通过相似性比对,可以为未知功能的蛋白序列注释上 KO 号。通过KEGG数据库的注释极大的方便我们进行生物学通路的研究,可以直接查看物种某条生物学通路上基因的存在情况。

最简单的方法是看公司给的KEGG注释或者直接下载本物种每个基因的注释结果(比如,植物Phytozome;动植物Ensemble),然后对应到自己的差异基因集里面。

当然如果自己的物种没有KEGG注释结果,那只能自己动手了!

截止到 2015 年 6 月 12 日,KEGG 数据库中共收录了 3,904 个完整的基因组。其中 304 个为真核生物,3,600 个为原核生物。在真核生物中,共有 299 个物种(一个物种可能不止一个基因组),分为 172 科,227 属;在原核生物中,共有 1,858 个物种,分为 809 属。

KEGG 对这些物种的基因序列构成了一个非冗余的 KEGG GENES 数据库;通过 BlastKOALA 和 GhostKOALA, 可对用户提交的蛋白质序列,与 KEGG GENES 数据库分别进行 BLAST 或 GHOSTX 相似性比对,为蛋白质序列注释上 K number,即 KO 号。其中,GHOSTX 比对和 BLAST 比对类似,能够检测到分歧度较大的同源序列(remote homologues),在速度上比 BLAST 大约快 100 倍,两者的区别是:

  • BlastKOALA:用于注释高质量基因组,只能提交 5,000 - 10,000 条蛋白质序列。

  • GhostKOALA:用于注释宏基因组,文件大小为 300 M 以内。

有了 KO 号,就可以重构 KEGG 数据库中的 KEGG pathways 及其他分子网络,然后进行其它分析。

这里以 BlastKOALA 为例,对蛋白质序列进行 KO 注释。

分析步骤如下:

  • 到这个网页:http://www.kegg.jp/blastkoala/

  • 上传 fasta 格式的蛋白质序列

KEGG Pathway Anonatation

      选择物种所属的分类单元,如这里选择植物“plant”

KEGG Pathway Anonatation

选择一个数据库进行比对。这些数据库由 KEGG GENES 分别在种、属、科水平去冗余后生成。这里选“属”水平的真核生物,如下图右表所示,上传的蛋白质序列限制为 7,500 条序列。

KEGG Pathway Anonatation

填写自己的邮箱地址,并提交任务,开始分析

KEGG Pathway Anonatation

回跳转到这个界面,耐心等待即可

KEGG Pathway Anonatation

分析完成后,会收到邮件通知。

KEGG Pathway Anonatation

点击链接,返回如下结果。需要注意的是分析结果会在 7 天后删除,所以尽快将结果下载到本地。

KEGG Pathway Anonatation

在这个结果界面,可以查看 pathway 等信息。

 

Reference: Kanehisa, M., Sato, Y., and Morishima, K. (2016) BlastKOALA and GhostKOALA: KEGG tools for functional characterization of genome and metagenome sequences. J. Mol. Biol. 428, 726-731.

 

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