KEGG pathway介绍及其使用方法

KEGG，全称“京都基因与基因组百科全书”，英文全称Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes。

1995年，为了使用计算机预测出比较复杂的细胞中的通路或者生物的复杂行为，日本京都大学生物信息学中心的Kanehisa实验室建立了KEGG。

此后，数据库被不断完善，名声大噪，至今已成为生信研究必不可少的工具。

小编今天以KEGG pathway为例，小小说明一下其一般应用方法。

网站：https://www.genome.jp/kegg/

01—KEGG pathway简介

KEGG数据库涵盖了基因组、生化、系统功能学研究等庞大的信息，共有16个子数据库，包含不同的类型的信息。而KEGG pathway是其中之一，包括了代谢、调控、通路、生化、疾病、药物等相关的分子相互作用和关系网络。

打开KEGG官网，即可看到pathway的入口。

不要犹豫，点进去。

KEGG pathway共包含5个大类，分别为

1、org-organism-specific pathway maps for "org" linked to gene entries (green boxes)，即物种特异的通路图。

2、map-manually drawn reference pathways linked to KO, EC, and reaction entries，即手工绘制的通路图。

3、ec-reference metabolic pathway highlighting EC numbers (blue boxes)，即分子的国际公认识别编号。

4、rn-reference metabolic pathway highlighting reactions (blue boxes)高亮标注某个点参与的反应、反应物及反应类型 。

5、ko-reference pathway highlighting KOs (blue boxes) ，即KEGG中的基因标识符，是为了统一不同物种间相同的基因，也就是说不同物种的统一基因ko编号是一样的。

这5个内容是互相补充，相辅相成的。我们在使用时，常常需要穿梭使用。

大家比较关注的一个是Maps数据库的使用，即检索某分子参与的信号通路图谱，以此增加对该分子的直观认识。毕竟纯文字性的内容始终没有图谱来的实在。

02—Maps数据库的使用

在点击KEGG pathway之后，我们进入了以下界面。

方框中一共标注了7种内容。

分别为代谢过程、基因信息、环境信息、细胞内过程、组织信息、涉及的人类疾病和药物研究信息。

小编在这里以常见的TGF-β(转化生长因子-β)作为例子，做个介绍。例如小编想要检索人类中TGF-β信号通路图谱。

那么可以按照上面的方法输入，然后点击go，得到如下结果。(注：假如是其它物种，若不清楚种属缩写，可点击“Organism”，在弹出窗口里通过输入种族全称来检索缩写 )。

图中Entry代表通路识别号，Thumbnail Image代表通路图缩略，Name代表通路的名称，Description代表对通路的描述，Object代表对象，最后的legend代表说明。

可以看到检索结果共有22个，这些结果是以检索词符合度的高低来排序的。

我们进一步点击第一个缩略图，跳转至以下界面。

图谱太大，未截取完整。小编仅截取部分内容作为说明。

值得注意的是其中标成绿色的方框，别看只有一个基因，事实上它可能代表的是一个基因家族的全部或部分基因。例如，将鼠标停留在Akt基因方框，会弹出如下的内容。

03—信号通路符号的解读

检索任意一个单基因的代谢通路可以发现其涉及的信号通路是十分复杂的，交叉调控，形成了异常复杂的网络，关系图中存在太多的标注。

解读网络图的前提是明白这些符号的含义。小编在此提供一图谱，相信会给大家带来帮助。如下。

事实上，KEGG数据库有关于如何通路图的解释文件，大家如果想看原汁原味的英文，可以去找找。

网址：

http://www.kegg.jp/kegg/document/help_pathway.html

04—信号通路的解读

有了以上符号参考，我们可以对信号通路做一个初步的解读。如下图，到底讲了什么内容呢？

解读：

HIF-1信号通路的激活，即细胞质中的HIF-α在缺氧或假性缺氧的情况下被激活，与细胞核中的p300CBF、HIF-β相互作用后，进一步引起DNA分子转录，表达Glut1影响葡萄糖转运，表达VEGF、TGF-β、PDGF-β参与血管生成，表达PDGF-β、TGF-α导致自分泌刺激，以上这些反应均导致了细胞增殖反应。