生物降解有机物途径数据库

许多微生物目前被广泛应用在环境治理领域,土壤以及废水处理系统中的需氧微生物对天然的和合成的有机物有分解或矿化作用。对有机物生物降解途径的研究有助于探讨生物降解和污染物相互作用的关系从而制定消除污染物的方法,并且可以通过遗传学手段等构建高降解能力的菌株等。下面为大家推荐几个好用的生物降解有机物的数据库,一起来探索生物降解机制。
 
一. KEGG PATHWAY Database
访问网址:https://www.genome.jp/kegg/pathway.html#genetic
KEGG(京都基因与基因组百科全书)由日本京都大学生物信息学中心的Kanehisa 实验室于 1995 年建立。是国际最常用的生物信息数据库之一。KEGG 最核心的为KEGG ORTHOLOGY 和 KEGG PATHWAY 数据库,今天要介绍的是KEGG PATHWAY 数据库,它是一个手工画的代谢通路的集合,包含以下几方面的分子间相互作用和反应网络 :新陈代谢、遗传信息加工、环境信息加工、细胞过程、生物体系统、人类疾病以及药物开发。以上的几种是一级分类,一级分类的下方还有二级分类和三级分类。

下面展示了每一条通路的的具体详情,可以点入进行查看。二级分类 1.11 Xenobioticsbiodegradation and metabolism,其中包含异源物生物代谢和降解的相关通路。可以点击三级分类进行详细查看。

想要了解哪个降解代谢途径可以点击进入查看详细通路情况,下拉菜单中可以选择参考物种,目前包括两种类型的pathway,一种是 reference pathway,它是根据已经研究过的通路信息所绘制的,图中的框都是无色的,另一种是species-specific pathway,是你在下拉框中选择的指定物种的 pathway,图中会用绿色标出该物种特有的基因与酶。将鼠标放在通路图的圆圈处会显示该化合物的编号、名称及分子结构。

KEGG PATHWAY 数据库一直在更新,并且使用非常广泛,是一个在代谢通路上十分博学的大师。当然你也可以上传自己测序的菌株或者关注的功能菌株去注释相关的代谢通路,看自己的菌株有哪些相关的酶等。
 
二. EAWAG-BBD
访问网址:http://eawag-bbd.ethz.ch/?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg
目前,EAWAG-BBD 数据库包含列出 219 条途径、1503 条反应、1396种化合物、993 种酶、543 条微生物记录、249 条生物转化规则、50 个有机官能团等。该数据库功能十分强大,可以进行 EAWAG-BBD 数据库的搜索,路径预测PPS(Pathway Prediction System)和生化周期表BPT(Biochemical Periodic Tables)。About 下面可以点击具体的选项了解详情。
 
1. EAWAG-BBD 数据库的搜索

进入主页后点击 Search 后,可以根据化合物的名称,CAS 登记号,化学式,EC 编号来搜索酶,通过起始或最终产物的名称来搜索反应等。

比如此处我们通过 EC 号来搜索相关酶的信息,结果页面分别显示该酶的别名、EC 号以及该酶催化的反应和不同数据库关于该酶的链接,可以点击进行详细查看,十分方便。

 
2. PPS(Pathway Prediction System)
EAWAG-BBD 途径预测系统是用来预测微生物的分解代谢反应。该系统能够识别化合物中的有机官能团,并根据生物转化规则预测转化,生物转化规则基于EAWAG-BBD 数据库或科学文献中的反应。搜索化合物时可以根据绘画或者直接输入「微笑字符」来进行预测。

点击 Continue 后就会出现预测的路径。一般预测时分为 6 个可能性(非常有可能到非常没有可能)等级。并且可以根据需要点击「有氧」来查看关于有氧生物转化的相关内容。默认情况下,系统一般显示6 个级别,每个级别最多显示 10 种化合物。在过程中会出现三种按钮,分别是「Rule」、「Cpd」和「Next」。点击Rule,结果显示了包含与特定反应相关的生物转化的规则。点击化合物的下方的 Cpd按钮,结果会显示该化合物的化学式、分子量、SMILES 字符串的图形,并提供了指向该化合物为底物或产物的EAWAG-BBD 的链接。不过 Cpd 按钮不会出现在每个转换中,仅在EAWAG-BBD 中发现的化合物上才会出现。要继续该路径,可以选择「Next」按钮,以便轻松导航到以前的PPS 预测页面、BBD 或 PPS 主页。从原始化合物开始,所选的生物转化化合物将作为中间化合物出现在新的预测途径中。有时会看到「Next」按钮的绿色阴影版本,这表明该化合物易于降解。如果单击 Next,则通过选择化合物结束预测途径。同时,所有以其他化合物结尾的分支均被除去。

 
3. BPT(BiochemicalPeriodic Tables)
EAWAG-BBD 生化周期表概述了微生物与必需和非必需化学元素的相互作用。可通过单击元素周期表中的元素符号来查看各个元素页面,该页面包含了在学术期刊上已发表的已知微生物与所选元素的相互作用的摘要,除了生物学功能,所描述的微生物与元素的相互作用还可以包括生物还原,生物烷基化,生物沉淀,生物累积/生物吸附和酶结合/活化。

点击想要研究的元素就可以对详细内容进行查看。

EAWAG-BBD 数据库功能比较强大,但是数据库的更新较慢,对于了解一下研究内容的概况还是比较有帮助的。
 
三. OxDBase:生物降解氧化酶数据库
访问网址:https://webs.iiitd.edu.in/raghava/oxdbase/index.html
有机化合物在自然界中分布广泛,对生物有毒。降解这些化合物对于保护环境至关重要。许多微生物酶参与这些化合物的降解。加氧酶就是其中一种,它通过结合氧原子来氧化这些化合物。单加氧酶和双加氧酶是加氧酶的两个重要部分。单加氧酶将一个氧原子结合到底物中,将另一个氧原子还原成水,而双加氧酶将分子氧的两个原子结合到底物中。双加氧酶比单加氧酶更具多样性,并在芳香化合物降解中起着关键作用。
该数据库中包含超过240 种加氧酶的信息,包括与异种生物化合物生物降解有关的双加氧酶和单加氧酶。酶的条目包含其 EC 号、同义词、涉及的反应、家族和亚家族、结构、基因链接以及文献引用。这些条目还链接到多个外部数据库,包括 BRENDA,LIGAND,ENZYME和 UM-BBD,它们提供了广泛的背景信息。关键词搜索可以根据数据库的所有字段(EC 号、IUBMB 以及其他流行名称、出版物参考、反应物和底物)进行选择。数据库也可以选择单加氧酶和双加氧酶其中一个。

OxDBase 数据库对加氧酶相关信息的收录比较详细,操作简单。想要了解加氧酶相关的信息可以直接使用这个数据库进行搜索。
今天为大家推荐的几种数据库各有特色,希望可以在科研过程中帮助到大家一点点~
  
参考文献:
Ogata H , Goto S , Sato K , et al.KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes[J]. Nucleic Acids Research, 1999,27(1):29-34.
Arora P K , Kumar M , Chauhan A , etal. OxDBase: a database of oxygenases involved in biodegradation[J]. BmcResearch Notes, 2009, 2(1):67-0.
Ellis L B M , Roe D , Wackett L P . Theuniversity of minnesota biocatalysis/Biodegradation database: The firstdecade.[J]. Nucleic Acids Research, 2001, 27(1):373-376.
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