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蛋白質構造データバンク事業と

国際的な展開

中村 春木

大阪大学蛋白質研究所

PDBj 日本蛋白質構造データバンク

PDB (Protein Data Bank) since 1971:

蛋白質の立体（３次元）構造情報

Agreement signature

wwPDBにおける国際協力

(Berman, Henrick & Nakamura (2003) Nat. Struct. Biol. 10, 980)

1) データ編集・登録作業を、wwPDB

のメンバーで協力しながら実施する。

2) 唯一のデータアーカイブを持ち、

米国のRCSB-PDBがアーカイブ・キーパーとして書き込み

権限をもつ。

3) データ・フォーマットや新たな記述法については、

各メンバー間内の討議により決定する。

_{（V3.1→V3.2)}

4) 各メンバーは、各々独自のデータ・ブラウザ、ビューア、

検索ツール、Web サービスを開発することが期待される。

日本PDBj, 米国RCSB-PDB, 欧州 PDBe-EBI, BMRB(NMRDB)の四極を結んだwwPDBを運営

(Ref: Nucleic Acids Res. (2007) 35, D301-D303)

・ｼﾝｸﾞﾙ・ﾃﾞｰﾀ・ｱｰｶｲﾌﾞを構築。 (同時公開の開始₎

・データ記述法(v3.2)を共同で修正・確立。

・データ内容の修正（_remediation）を実施。

Ligand data (RCSB-PDB), Sequence data (PDBe-EBI), Primary citation (PDBj)

・_{wwPDBAC会議（S. K. Burley議長）を開催。} 2004年11月Washington DC, 2005年8月Florence, 2006年10月東京, 2007年9月Princeton, 2008年9月EBI 2006年10月 ＠東京 2007年9月 ＠Princeton 2008年9月 @EBI 2008年9月, EBIでのwwPDBAC メンバー

wwPDB FTP Traffic

61,364,573

ファイルが2009年3月の１ヶ月間に世界中

のwwPDBメンバーサイトからダウンロードされている

英語サイト

日本語サイト

英語サイト

日本語サイト

Protein Data Bank

Japan

日本蛋白質構造データバンク

http://www.pdbj.org/

日本蛋白質構造データバンク：PDBj

１．国際蛋白質構造データバンク（

_wwPDB

）の創設

(2003年)と協力

２．蛋白質立体構造データベース

_{登録作業(～28%)}

３．蛋白質構造情報の

_{標準XML記述（PDBML）}

の

開発とその応用

４．蛋白質構造解析実験および蛋白質機能に関する

文献・データベース情報の付加

５．蛋白質立体構造に関する

新規二次データベース

の構築と

解析ツール

の開発

６．講習会やセミナーの開催

日本蛋白質構造データバンク：PDBj

１．国際蛋白質構造データバンク（wwPDB）の創設

(2003年)と協力

２．蛋白質立体構造データベース

_{登録作業(～28%)}

３．蛋白質構造情報の標準XML記述（PDBML）の

開発とその応用

４．蛋白質構造解析実験および蛋白質機能に関する

文献・データベース情報の付加

５．蛋白質立体構造に関する新規二次データベース

の構築と解析ツールの開発

６．講習会やセミナーの開催

0 2000 4000 6000 8000 1 11 21 31

Yearly registration number

Yearly wwPDBprocessed number

Yearly PDBj processed number

8000 6000 4000 2000 0 1972 75 80 85 90 95 2000 05 2009 year

Total 58,083 data on 10 June, 2009

We process 25-30 % deposited data of the entire world, mainly from Asian and Oceania regions

日本蛋白質構造データバンク：PDBj

１．国際蛋白質構造データバンク（wwPDB）の創設

(2003年)と協力

２．蛋白質立体構造データベース登録作業(～28%)

３．蛋白質構造情報の

_{標準XML記述（PDBML）}

の

開発とその応用

４．蛋白質構造解析実験および蛋白質機能に関する

文献・データベース情報の付加

５．蛋白質立体構造に関する

新規二次データベース

の構築と

解析ツール

の開発

６．講習会やセミナーの開催

Get Entry Data from our XML-based browser

Access to

http://www.pdbj.org/

PDBID (e.g. 12as) should be input in a box and GO

12as

Summary for each PDBID is displayed.

Graphic viewer: jV version 3.6

Access to

http://www.pdbj.org/jV/

Development of other Databases and Services

Encyclopedia of Protein Structures, eProtS

(Kinjyo, Kudo, & Ito）

Molecular of the Month, MoM

(Goodsell & Kudo）

Alignment of Sequence and Structures. MAFFTash

(Kato. Toh & Standley）

Homolog protein search,

Sequence Navigator

(Standley）

Similar fold search,

Structure Navigator

(Standley & Toh） _{Protein Folds Browser,}

Search for Similar Surface,

eF-seek (Kinoshita & Nakamura）

Electron Microscopy Navigator,

EM-Navi (Suzuki）

Function Annotation from Folds and Sequences,

SeSAW (Standley）

Ligand Binding Site Search,

GIRAF (Kinjo）

Development of other Databases and Services

Protein Dynamics Database,

ProMode (Wako & Endo)

Protein Molecular Surface Database, eF-site

What is required for Databank?

・

_{For authors’ benefit （登録者のために）}

・Good portability （登録のしやすさ）

・Rapid deposition （登録が早く便利なこと）

：

・

_{For both authors and users (global community)}

・Good data quality （データの優れた品質の確保）

・Quality of each data can be validated

（個々のデータの品質をユーザが判断できる）

・

_{For users’ benefit （ユーザのために）}

・Good portability （使いやすさ）

・Rapid search （検索が早く便利なこと）

・Can be customized （カスタマイズできること）

：

データの品質管理・保守について

• 登録時に、各立体構造の品質が厳しく検査・

鑑定される。

_{登録者本人と、wwPDBのアノ}

テータが、それぞれ検証する。この検証に合

格しないと、PDBIDが発行されない。

• 実験情報(Ｘ線結晶解析の場合には構造因

子、NMRの場合には原子間距離情報) が、

2008年2月1日から、登録時に座標と同時に

必須の項目となった。

• データ記述のスキーマがバージョン（最新版：

ｖ3.2) 毎に正確に定義され、記述についての

validation（検証）が常になされて公開される。

1JSQ, 2Z2R

Incorrect structures and validation

Example: ABC transporter MsbA and

EmrE multidrug transporter

Protein Science

T.A. Jones & G.J. Kleywegt (2007) Experimental Data for Structure Papers Science 317:194-195

R.P. Joosten & G. Vriend (2007) PDB Improvement Starts with Data Deposition. Science 317:195-196

A. Wlodawer (2007) Deposition of Structural Data Redux.

Acta Cryst D63:421-423

B.W. Matthews (2007) Five retracted structure reports: Inverted or incorrect? Protein Science 16:1013-1016 M. Crispin, D.I. Stuart & E. Y. Jones (2007). Building

meaningful models of glycoproteins. Nature Structural &

Molecular Biology 14:354

H.M. Berman, K. Henrick, H. Nakamura & J. Markley (2007). Reply to: Building meaningful models of

glycoproteins. Nature Structural & Molecular Biology 14:354-355

B. Rupp. (2006) Real-space solution to the problem of full disclosure Nature 444:817

Possible reasons

• Rushed as a short communication into the prestigious high

impact journal

• Ignoring all counter theoretical and spectroscopic evidence • Fewer professional crystallographers

• Crystal structures by biologists with limited crystallographic

background

• High throughput methods

• Solved using black box crystallographic firmware/software • Exploding number of structural papers to review and limited

number of willing referees with crystallographic knowledge

• Papers are increasingly refereed by non-crystallographers

who are unaware of many potential pitfalls

データの品質管理・保守について

• 登録時に、各立体構造の品質が厳しく検査・

鑑定される。登録者本人と、wwPDBのアノ

テータが、それぞれ検証する。この検証に合

格しないと、PDBIDが発行されない。

• 実験情報

(Ｘ線結晶解析の場合には構造因

子、NMRの場合には原子間距離情報) が、

2008年2月1日から、登録時に座標と同時に

必須の項目となった。

• データ記述のスキーマがバージョン（最新版：

ｖ3.2) 毎に正確に定義され、記述についての

validation（検証）が常になされて公開される。

データの品質管理・保守について

• 登録時に、各立体構造の品質が厳しく検査・

鑑定される。登録者本人と、wwPDBのアノ

テータが、それぞれ検証する。この検証に合

格しないと、PDBIDが発行されない。

• 実験情報(Ｘ線結晶解析の場合には構造因

子、NMRの場合には原子間距離情報) が、

2008年2月1日から、登録時に座標と同時に

必須の項目となった。

• データ記述のスキーマ

がバージョン（最新版：

ｖ3.2

) 毎に正確に定義され、記述についての

validation（検証）が常になされて公開される。

データの品質管理・保守について

• 登録時に、各立体構造の品質が厳しく検査・

鑑定される。

←構造生物学の

専門家集団が必要（最新の測

定法に精通している）

• 実験情報が必須の項目。

←膨大な実験結果の情報（手法や測定時のパ

ラメータを含む）をオントロジーで整理しながら

DB化するために

情報科学の専門家が必要

• データ記述のスキーマの定義とデータ検証

←スキーマ記述やvalidationを行う

プログラマ

や情報技術のエンジニアが必要

メンバー

Report from National Science Board in Sept 2005 from NSF

ELIXIR Mission

To construct and operate a sustainable infrastructure for biological information in Europe, to support life science research and its translation to medicine

and the environment, the bio-industries and society.

• Partners: 32 partners, 13 member states • Funding: 4.5 M€ from EU FP7

• Deliverable: Consortium agreement to define the scope of the infrastructure and how it will be

constructed

Head of Elixir Project: Dr. Janet Thornton

Goals for ELIXIR

• Optimal Data Management

– Coordinated Data Resources with improved access

– Integration and interoperability of diverse heterogeneous data – Good Value for Money

• Forge Links to data in other related domains

• A single European voice in international collaborations to influence global decisions and maintain open access to data

• Enhance European competitiveness in bioscience industries

36

Stakeholders

• Funders of Infrastructure

– National Government Funding Bodies; EMBL; EU

Charities; Industry

• Data Resource Providers

– Core Resources

– Specialist (Many investigators - distributed)

• Data Providers

– Experimentalists

• Tool Providers

– Bioinformatics Groups • Users

Why do we need ELIXIR?

•Data Growth •Global context

•Very large user community:

– 3.3 m web hits/day

– 20,000 unique users per day

•Need to preserve data and make accessible to all •Impact on medicine & agriculture

•Impact on society & bioindustries

•Need for increased funding for biodata resources

Se rv e r Storage 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 2006 time no w TB Europe USA Japan

z生命科学系データベース統合化の背景 大久保公策 Vol. 52 No. 9 (2007) 1027-1031 z統合データベースがめざすもの 高木利久 Vol. 52 No. 11 (2007)1388-1389 z医薬品の統合データベース 金久實 _{Vol. 52 No. 12 (2007)1486-1491} z蛋白質構造情報の高度化と統合データベース 中村春木 Vol. 52 No. 14 (2007)1897-1905 zゲノム情報と統合データベース 五條堀孝 Vol. 52 No. 15 (2007) 2006-2011 zライフサイエンスにおけるデータベース構築のための人材養成 瀬々潤、池村淑道 Vol. 53 No. 1 (2008) 87-93 z海外データベースとの連携 舘野義男 Vol. 53 No. 2 (2008)182-189 z統合データベースプロジェクトのｻｰﾋﾞｽとその利用法 川本祥子、坊農秀雄 Vol. 53 No. 3 (2008)281-287 z利用者の立場からのコメント 中村桂子、佐藤清、堀田凱樹、中井謙太、田畑哲之、津金 昌一郎、松田秀雄、西川建、白井宏樹、深海薫、Vol. 53 No. 5 (2008) 686-691 zわが国における疾患データベースの統合化 田中博 Vol. 53 No. 6 (2008) 774-782 zゲノムワイド関連解析データベースの開発 小池麻子、西田奈央、徳永勝士 Vol. 53 No. 7 (2008) 882-887 z「蛋白質核酸酵素」バックナンバーの全文検索サービス公開にあたって 川本祥子 Vol. 53 No. 9 (2008) 1200-1205 共立出版「蛋白質核酸酵素」誌での連載 ライフサイエンス分野の統合データベース

For

Long-Lived and Sustainable Databases

:

Roles and Resposibiliteis of

Data

Producers

Data

Users

Data

Managers

Data

Scientists

(for both informatics and particular

biology field)

Funding Agencies

Conclusion

（日本の場合にはお金だけでなく