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Base de datos biológica

Página de inicio de una base de datos biológica llamada STRING que caracteriza los enlaces funcionales entre proteínas [1]

Las bases de datos biológicas son bibliotecas de ciencias biológicas, recopiladas a partir de experimentos científicos, literatura publicada, tecnología experimental de alto rendimiento y análisis computacional. [ cita requerida ] Contienen información de áreas de investigación que incluyen genómica , proteómica , metabolómica , expresión génica de microarrays y filogenética . [2] La información contenida en las bases de datos biológicas incluye la función genética, la estructura, la localización (tanto celular como cromosómica), los efectos clínicos de las mutaciones, así como las similitudes de las secuencias y estructuras biológicas.

Las bases de datos biológicas se pueden clasificar según el tipo de datos que recopilan (véase más adelante). En líneas generales, existen bases de datos moleculares (para secuencias, moléculas, etc.), bases de datos funcionales (para fisiología, actividades enzimáticas, fenotipos, ecología, etc.), bases de datos taxonómicas (para especies y otros rangos taxonómicos), imágenes y otros medios, o especímenes (para colecciones de museos, etc.).

Las bases de datos son herramientas importantes para ayudar a los científicos a analizar y explicar una gran cantidad de fenómenos biológicos, desde la estructura de las biomoléculas y su interacción hasta el metabolismo completo de los organismos y la comprensión de la evolución de las especies . Este conocimiento ayuda a facilitar la lucha contra las enfermedades, ayuda al desarrollo de medicamentos , a predecir ciertas enfermedades genéticas y a descubrir relaciones básicas entre las especies en la historia de la vida .

Fundamentos técnicos y conceptos teóricos

Los conceptos de bases de datos relacionales de la informática y los conceptos de recuperación de información de las bibliotecas digitales son importantes para comprender las bases de datos biológicas. El diseño, desarrollo y gestión a largo plazo de bases de datos biológicas es un área central de la disciplina de la bioinformática . [3] Los contenidos de los datos incluyen secuencias de genes, descripciones textuales, atributos y clasificaciones ontológicas , citas y datos tabulares. Estos suelen describirse como datos semiestructurados y pueden representarse como tablas, registros delimitados por claves y estructuras XML . [ cita requerida ]

Acceso

La mayoría de las bases de datos biológicas están disponibles a través de sitios web que organizan los datos de forma que los usuarios puedan navegar por ellos en línea. Además, los datos subyacentes suelen estar disponibles para su descarga en una variedad de formatos. Los datos biológicos vienen en muchos formatos. Estos formatos incluyen texto, datos de secuencias, estructura de proteínas y enlaces. Cada uno de ellos se puede encontrar en determinadas fuentes, por ejemplo: [ cita requerida ]

Problemas y desafíos

El conocimiento biológico se distribuye entre innumerables bases de datos, lo que a veces dificulta garantizar la coherencia de la información, por ejemplo, cuando se utilizan nombres diferentes para la misma especie o formatos de datos diferentes. En consecuencia, la interoperabilidad es un desafío constante para el intercambio de información. Por ejemplo, si una base de datos de secuencias de ADN almacena la secuencia de ADN junto con el nombre de una especie, un cambio de nombre de esa especie puede romper los vínculos con otras bases de datos que pueden utilizar un nombre diferente. La bioinformática integradora es un campo que intenta abordar este problema proporcionando un acceso unificado. Una solución es la forma en que las bases de datos biológicas se referencian de forma cruzada con otras bases de datos con números de acceso para vincular sus conocimientos relacionados (por ejemplo, de modo que el número de acceso permanezca igual incluso si cambia el nombre de una especie). La redundancia es otro problema, ya que muchas bases de datos deben almacenar la misma información, por ejemplo, las bases de datos de estructura de proteínas también contienen la secuencia de las proteínas que cubren, su secuencia y su información bibliográfica.

Bases de datos de organismos modelo

Existen bases de datos específicas para algunas especies, principalmente aquellas que se utilizan a menudo en la investigación ( organismos modelo ). Por ejemplo, EcoCyc es una base de datos de E. coli . Otras bases de datos de organismos modelo populares incluyen Mouse Genome Informatics para el ratón de laboratorio , Mus musculus , Rat Genome Database para Rattus , ZFIN para Danio Rerio (pez cebra), PomBase [4] para la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe , FlyBase para Drosophila , WormBase para los nematodos Caenorhabditis elegans y Caenorhabditis briggsae , y Xenbase para las ranas Xenopus tropicalis y Xenopus laevis .

Bases de datos de biodiversidad y especies

Grupos de animales y su número de especies según el Catálogo de la Vida [5]

Numerosas bases de datos intentan documentar la diversidad de la vida en la Tierra. Un ejemplo destacado es el Catálogo de la Vida , creado por primera vez en 2001 por Species 2000 y el Sistema Integrado de Información Taxonómica. [6] El Catálogo de la Vida es un proyecto colaborativo que tiene como objetivo documentar la categorización taxonómica de todas las especies actualmente aceptadas en el mundo. [7] El Catálogo de la Vida proporciona una base de datos consolidada y consistente para que los investigadores y los responsables de las políticas puedan consultarla. El Catálogo de la Vida conserva conjuntos de datos actualizados de otras fuentes, como la base de datos Conifer, ICTV MSL (para virus) y LepIndex (para mariposas y polillas). En total, el Catálogo de la Vida se nutre de 165 bases de datos a mayo de 2022. [8] Los costos operativos del Catálogo de la Vida son pagados por el Global Biodiversity Information Facility , el Illinois Natural History Survey , el Naturalis Biodiversity Center y el Smithsonian Institution . [9]

Algunas bases de datos biológicas también documentan la distribución geográfica de diferentes especies. Shuang Dai et al. crearon una nueva base de datos de múltiples fuentes para documentar la distribución espacial/geográfica de 1.371 especies de aves en China, ya que las bases de datos existentes habían carecido gravemente de datos de distribución espacial para muchas especies. [10] Las fuentes para esta nueva base de datos incluían libros, literatura, seguimiento por GPS y datos de páginas web en línea. La nueva base de datos mostraba taxonomía, distribución, información sobre las especies y fuentes de datos para cada especie. Después de completar la base de datos de distribución espacial de las aves, se descubrió que el 61% de las especies conocidas en China se distribuían en regiones más allá de donde se las conocía anteriormente. [11]

Bases de datos médicas

Heridas en los pies de WoundsDB [12]

Las bases de datos médicas son un caso especial de recursos de datos biomédicos y pueden abarcar desde bibliografías, como PubMed , hasta bases de datos de imágenes para el desarrollo de software de diagnóstico basado en IA. Por ejemplo, una de esas bases de datos de imágenes se desarrolló con el objetivo de ayudar en el desarrollo de algoritmos de monitoreo de heridas. [13] Se seleccionaron más de 188 conjuntos de imágenes multimodales de 79 visitas de pacientes, que consistían en fotografías, imágenes térmicas y mapas de profundidad de malla 3D. Los contornos de las heridas se dibujaron manualmente y se agregaron a los conjuntos de datos de fotografías. [14] La base de datos se puso a disposición del público en forma de un programa llamado WoundsDB, que se puede descargar desde el sitio web de Chronic Wound Database.

Investigación de ácidos nucleicosProblema con la base de datos

Un recurso importante para encontrar bases de datos biológicas es un número especial anual de la revista Nucleic Acids Research (NAR). El número de bases de datos de la NAR está disponible de forma gratuita y clasifica muchas de las bases de datos biológicas públicas. Una base de datos complementaria al número, llamada Online Molecular Biology Database Collection, enumera 1.380 bases de datos en línea. [15] Existen otras colecciones de bases de datos, como MetaBase y Bioinformatics Links Collection. [16] [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ Szklarczyk D; Franceschini A; Kuhn M; et al. (enero de 2011). "La base de datos STRING en 2011: redes de interacción funcional de proteínas, integradas y puntuadas globalmente". Nucleic Acids Res . 39 (número de la base de datos): D561–8. doi :10.1093/nar/gkq973. PMC  3013807 . PMID  21045058.
  2. ^ Altman RB (marzo de 2004). "Construcción de bases de datos biológicas exitosas". Brief. Bioinformática . 5 (1): 4–5. doi : 10.1093/bib/5.1.4 . PMID  15153301.
  3. ^ Bourne P (agosto de 2005). "¿Será una base de datos biológica diferente de una revista biológica?". PLOS Comput. Biol . 1 (3): 179–81. Bibcode : 2005PLSCB ...1...34B. doi : 10.1371/journal.pcbi.0010034 . PMC 1193993. PMID  16158097. 
  4. ^ Lock, A; Rutherford, K; Harris, MA; Hayles, J; Oliver, SG; Bähler, J; Wood, V (13 de octubre de 2018). "PomBase 2018: la reimplementación impulsada por el usuario de la base de datos de levadura de fisión proporciona acceso rápido e intuitivo a información diversa e interconectada". Investigación de ácidos nucleicos . 47 (D1): D821–D827. doi :10.1093/nar/gky961. PMC 6324063 . PMID  30321395. 
  5. ^ Catálogo de la vida (2001). «Página de inicio». Buscar . Especies 2000. Archivado desde el original el 2022-05-05 . Consultado el 2022-05-05 .
  6. ^ Jones, Andrew C. (2011). "Identificación y relación de conceptos biológicos en el catálogo de la vida". Revista de semántica biomédica . 2 (1): 7. doi : 10.1186/2041-1480-2-7 . PMC 3245425 . PMID  22004596. 
  7. ^ Catálogo de la Vida (2001). "¿Qué es el Catálogo de la Vida?". Nuestra Misión . Especies 2000. Archivado desde el original el 2022-05-05 . Consultado el 2022-05-05 .
  8. ^ Catálogo de la vida (2001). «Conjuntos de datos de origen». Especies 2000. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2022. Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  9. ^ Catálogo de la vida (2001). «Financiación». Especies 2000. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2022. Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  10. ^ Dai, Shuang (2019). "Una base de datos digital espacializada para todas las especies de aves en China". Science China Life Sciences . 62 (5): 661–667. doi :10.1007/s11427-018-9419-2. PMID  30900164. S2CID  84845653 . Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  11. ^ Dai, Shuang (2019). "Una base de datos digital espacializada para todas las especies de aves en China". Science China Life Sciences . 62 (5): 661–667. doi :10.1007/s11427-018-9419-2. PMID  30900164. S2CID  84845653 . Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  12. ^ "Base de datos de heridas crónicas". WoundsDB . Universidad Tecnológica de Silesia. 2020 . Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  13. ^ Kręcichwost, Michał (2021). "Base de datos de imágenes multimodales de heridas crónicas". Imágenes médicas computarizadas y gráficos . 88 : 101844. doi :10.1016/j.compmedimag.2020.101844. PMID  33477091. S2CID  231676950. Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  14. ^ "Base de datos de heridas crónicas". WoundsDB . Universidad Tecnológica de Silesia. 2020 . Consultado el 5 de mayo de 2022 .
  15. ^ Galperin MY; Fernández-Suárez XM (enero de 2012). "El número de 2012 de la base de datos de investigación de ácidos nucleicos y la colección de bases de datos de biología molecular en línea". Nucleic Acids Res . 40 (número de la base de datos): D1–8. doi :10.1093/nar/gkr1196. PMC 3245068 . PMID  22144685. 
  16. ^ Bolser DM; Chibon PY; Palopoli N; et al. (enero de 2012). "MetaBase: la base de datos wiki de bases de datos biológicas". Nucleic Acids Res . 40 (número de base de datos): D1250–4. doi :10.1093/nar/gkr1099. PMC 3245051 . PMID  22139927. 
  17. ^ Brazas MD; Yim DS; Yamada JT; Ouellette BF (julio de 2011). "Actualización del directorio de enlaces de bioinformática de 2011: más recursos, herramientas, bases de datos y funciones para potenciar a la comunidad bioinformática". Nucleic Acids Res . 39 (edición del servidor web): W3–7. doi :10.1093/nar/gkr514. PMC 3125814 . PMID  21715385. 

Enlaces externos