[发明专利]分子功能网络的生成方法

说明书

本发明申请是PCT专利申请PCT/JP01/07830，申请日为2001年9月 10日发明名称为“分子功能网络的生成方法”的发明专利申请的分案申请， 母案进入中国的申请号为CN01818734.X。

技术领域

本发明是关于含有生物学事件信息的生物分子数据库的制作方法和 使用方法。

背景技术

生物中存在DNA、RNA、蛋白质、多糖等生物大分子，此外还含有 氨基酸、核酸、脂、糖、一般的低分子化合物等多种分子，它们担当着各 自的功能。生物系统的特征是不仅是由多种生物分子所组成，而且以表达 功能为主的生物体内的所有现象都是通过生物分子间的特异性的结合引 起的。这种特异性的结合，不是形成共价结合，而是仅依靠分子间作用力 形成稳定的复合体。因此，生物分子各自单独存在的状态和复合体状态之 间保持着一种平衡状态。为了加大特定生物分子间复合体的稳定性，这种 平衡向复合体方向显著偏移。其结果，在很多其它分子存在的情况下，即 使在极其稀薄的浓度下，也能够识别和结合特定的对方。在酶催化反应中， 底物在和酶形成复合体的状态下，经过特定的化学转换后作为反应生成物 而释放出来；在信号传递方面，随着介质分子和靶标生物分子的结合，靶 标生物分子的构造发生改变，进而将细胞外的信号传递到细胞内部。

近年来，基因组的发展十分迅猛，以人为主的多种生物物种的基因组 序列得到解析，关于基因和基因产物-蛋白质的序列、每种脏器的蛋白质 的表达、蛋白-蛋白相互作用等基因组范围内的系统研究不断深入。其大 部分研究成果均以数据库的形式公开供全世界使用。关于基因和蛋白质的 功能、疾病的原因以及背景基因的推测、基因多型性的关系等正在一点点 阐明，人们对以遗传信息为基础的医疗和新药开发的期望不断升高。

一方面，遗传信息的载体是核酸，但能量代谢、物质交换、信号传 导等生命功能等大多数是依靠核酸以外的分子执行。蛋白质和其它种类 的分子不同，它是以基因设计图为基础而直接产生的，其种类很多。酶、 小分子的生物体内生理活性化合物的靶标生物分子、蛋白质性质的生物 体内生理活性化合物的靶标生物分子(多数进行了糖修饰)全部是蛋白 质.疾病的根本原因，归根结底可以说多数疾病和症状是蛋白质和小分 子化合物的量之间的平衡、由于情况不同导致的质(功能)的异常.大 部分现行医药都是以蛋白质为靶标并对其功能进行调控的化合物.和蛋 白质不同，由于核酸的立体结构决定了它很难作为小分子药物的靶标而 发挥其特异性作用，因此抗生素和抗菌药或者农药的杀虫剂和抗霉剂的 靶标都是蛋白质。

因此，为了对以遗传信息为基础的医疗和新药进行开发，必须阐明 生物体内各种蛋白质和小分子化合物的功能和它们的分子间的特异性关 系.而且，不同的酶渐次生物合成相关的必要分子，不同的分子渐次结 合而传导信号，这些分子在功能和生物合成上存在直接或者间接的相互 关联.这种关联(分子功能网络)信息十分重要.此外，到目前的研究 为止，已经阐明了多种与各种临床症状、生理现象以及生物反应发生直 接相关的介质和激素等分子，与分子功能网络的关系是适当的治疗不可 缺的.此外，创新药物的战略要在考虑到副作用风险之同时设定恰当的 靶标分子，因此必须考虑到含有靶标分子的分子功能网络.

蛋白质相关的数据库有：SwissPort(the Swiss Institute of Bioinformatics，Europaen Bioinformatics Institute(EBI)、PIR(National Biomedical Research foundation(NBRF)).任何一个数据库除了含有序 列信息之外，还提供生物种类、功能、功能机制、发现者、文献、其它 注解信息.

着眼于分子关联的分子网络型的数据库有：与代谢途径相关的有 KEGG(金久等，京都大学)、Biochemical Pathways(Boehringer Mannheim)、WIT(Russian Academy of Sciences)、Biofrontier(吴羽化 学)、Protein Pathway(AxCell)、bioSCOUT(LION)、 EcoCyc(Double Twist)、UM-BBD(Minnesota Univ).