A Gene Ontology egy bioinformatikai projekt, amelynek célja a gének és a géntermékek leírásának strukturálása egy minden fajra kiterjedő ontológia keretein belül . Ennek a projektnek, amely része a tágabb értelemben vett nyitott orvosbiológiai ontológiák (OBO) megközelítésének, amely más bioinformatikai projekteket hoz össze az orvosbiológiai területen, három célja van:
A GO bázist aciklikusan irányított gráfként tervezzük , minden kifejezés ugyanazon tartomány egy vagy több tagjához kapcsolódik , és néha más tartományokhoz is. A GO Szójegyzék úgy van kialakítva, hogy ne legyen fajtól függő, a kifejezések egyaránt alkalmazandó többsejtű és egysejtű organizmusok , eukarióták és prokarióták .
A GO összefüggésében a géntermékek tulajdonságait három tengely mentén írják le:
Minden egyes GO kifejezést a projekt ontológiája határoz meg:
A kifejezésnek lehetnek opcionális kiegészítő attribútumai is:
Az alábbiakban egy példa egy GO kifejezésre:
id: GO:0000016 name: lactase activity namespace: molecular_function def: "Catalysis of the reaction: lactose + H2O = D-glucose + D-galactose." [EC:3.2.1.108] synonym: "lactase-phlorizin hydrolase activity" BROAD [EC:3.2.1.108] synonym: "lactose galactohydrolase activity" EXACT [EC:3.2.1.108] xref: EC:3.2.1.108 xref: MetaCyc:LACTASE-RXN xref: Reactome:20536 is_a: GO:0004553 ! hydrolase activity, hydrolyzing O-glycosyl compoundsA GO egyik fő felhasználási területe a dúsítási elemzés . Ez lehetővé teszi a túlzottan expresszált gének halmazából arra a biológiai folyamatokra, molekuláris funkciókra és sejtkomponensekre következtetni, amelyeket ez a túlzott expresszió leginkább érint.
A folyamat a következő:
Például meg akarjuk határozni a betegség okait egy génkészlet transzkripciójának megfigyelésével . Az utóbbiak közül egy részhalmaz túlzottan expresszálódik a betegség hordozóiban: ezek az érdekes gének. Az összes vizsgált gén (túlexpresszált vagy nem) integrálható az elemzésbe: ez azt a referenciát jelzi, amelyhez viszonyítva a kérdéses gének túlexpresszáltnak minősülnek.
GO kifejezések dúsítási elemzéseA GO hálózat használatával a dúsítási elemzés visszaadja a GO kifejezések listáját: ezek azok a GO kifejezések, amelyek a GO adatbázisban érdekes gének leírására használt annotációk halmazában vannak leginkább ábrázolva. A GO kifejezések közül egyet kell választani a 3 lehetséges közül (molekuláris funkció, biológiai folyamat, sejtkomponens); így az egyik kiválasztja a GO kifejezések típusát, amelyen a dúsítás elemzését végezni kívánja.
Eredmények értelmezéseA dúsítási elemzés a legjobban reprezentált GO kifejezéseket emeli ki a túlzottan expresszált gének leírására. A választott analízis típusától függően tehát következtetni lehet azokra a molekuláris funkciókra, biológiai folyamatokra vagy sejtkomponensekre, amelyek a leginkább érintettek (vagy amelyekre hatással vannak) a kérdéses gének túlzott expressziójában. A betegség okainak felkutatásának példáján tehát ki lehet emelni a biológiai folyamatok egyensúlyhiányát, amely a betegség oka lehet.
Az elemzés megbízhatóságának jellemzéseA dúsítási elemzések lehetővé teszik a P-érték megszerzését . Ez jellemzi itt az érdekes gének elemzésével kapott GO-kifejezések túlreprezentációjának szignifikáns vagy nem szignifikáns jellegét , összehasonlítva azzal, amit a teljes adatbázisból véletlenszerűen kiválasztott gének esetében kapnánk.
A GO különösen hasznos azoknak a géneknek a jellemzésére, amelyek helyére a genom összeállítása után következtetni lehet. Ezt a folyamatot funkcionális genom annotációnak nevezzük. Támogatja a formális annotációs lépést, ahol a transzkriptómból származó olvasatokat leképeztük a genomra, hogy meghatározzuk a géntermék (RNS) expressziójának helyét. Ennek a helynek a nukleotidszekvenciája majd lefordítható olyan programokkal, mint például a Blast2GO GO kifejezéssel, olyan már lejegyzett gének alapján, amelyek más egyénekben vagy fajokban hasonló szekvenciával rendelkeznek. Ezután összehasonlító genomikai elemzéseket hajthatunk végre, például meghatározva az új genomunkban egy bizonyos GO kifejezéshez kapcsolódó gének számát a többihez képest.
Számos különféle eszköz kínál lehetőséget a gazdagodás elemzésére. Némelyikük webalapú, míg mások megkövetelhetik a felhasználótól, hogy töltsön le egy alkalmazást vagy telepítse a területi beállítást. Az eszközök különböznek az általuk használt algoritmusoktól , az elvégzett statisztikai tesztektől és a GO alapjául szolgáló adatok frissítési gyakoriságától . A felhasználóknak ezért körültekintően kell eljárniuk a külső eszközök használatakor, különösen akkor, ha a GO adatainak verziója nem azonnal azonosítható.
A GO lehetővé teszi számunkra, hogy korlátozott attribútumkészlettel jegyezzük fel a géneket és termékeiket. Például a GO nem teszi lehetővé számunkra a gének leírását azon sejtek vagy szövetek alapján, amelyekben expresszálódnak, azok a fejlődési szakaszok, amelyeken kifejeződnek, vagy a betegségben való részvételük alapján. A GO-nak nem szükséges ezeket tennie, mivel más ontológiákat fejlesztenek ki ezekre a célokra. A GO konzorcium támogatja más ontológiák fejlesztését, és ingyenesen biztosítja az ontológiák szerkesztésére és konzerválására szolgáló eszközeit. A szabadon elérhető, a genomika és a proteomika szempontjából releváns és a GO-hoz hasonló felépítésű ontológiák listája megtalálható az Open Biomedical Ontologies weboldalon. Nagyobb lista, amely tartalmazza az OBO-ban felsorolt ontológiákat, valamint az OBO kritériumoknak nem megfelelő egyéb ellenőrzött szókincseket, elérhető a Microarray Gene Expression Data (MGED) hálózati webhely Ontológiai munkacsoport szakaszában.