[轉錄] 生物資訊分析
《生物資訊》
生物資訊（Bioinformatics）概論（七）
莊順淑
（文續第1925期第196頁）
(二) 生物資訊工具
EBI的工具箱提供生物資訊領域的各種工具。在此將工具依功能分類，分別介紹於
下：
1.相似度比對與相似性搜尋
序列同質性與相似度比對工具Fasta（網址
http://www.ebi.ac.uk/fasta/index.html）、
Blast（網址http://www.ebi.ac.uk/blast/index.html）、MPsrch
（網址http://www.ebi.ac.uk/MPsrch）與Scanps（網址
http://www.ebi.ac.uk/scanps/）常用來做序列資料庫的比對。
以下為目前EBI所提供的工具：
(1) DNA與蛋白質搜尋
Fasta：使用Fasta比對核酸與蛋白質資料庫的序列相似度與同
質性搜尋，網址http://www.ebi.ac.uk/fasta33。
‧WU-Blast2：Washington University blast2（blast 2.0有
間斷（Gap）），網址http://www.ebi.ac.uk/blast2。
‧NCBI-Blast2：NCBI blast2（blastall）程式，網址
http://www.ebi.ac.uk/blastall。
‧Blast2 EVEC：European blast2 Vector Searches，確認序
列是否有載體（Vector）的污染，網址
http://www.ebi.ac.uk/blastall/vectors.html。
‧Genome and Proteome Fasta server：完整基因體與蛋白質
體Fasta伺服器，網址http://www.ebi.ac.uk/fasta33/genomes.html。
(2) 精確的蛋白質搜尋
‧MPsrch：網址http://www.ebi.ac.uk/MPsrch。
‧Anedabio：為以前的Edinburgh生物計算系統，執行Smith and
Waterman演算法，網址http://www.anedabio.com/index.html。
‧Scanps2.3：新工具，Scanps 2.3版，執行Smith & Waterman
演算法搜尋蛋白質資料庫，網址http://www.ebi.ac.uk/scanps/。
‧Blitz：是一個以email為基礎的資料庫搜尋服務，使用兩種
方法MPsrch與Scanps，網址http://www.ebi.ac.uk/searches/blitz.html。
(3) 特殊DNA搜尋
‧Parasites blast：寄生蟲基因體
（http://www.ebi.ac.uk/parasites/parasite-genome.html）
Blast伺服器，網址http://www.ebi.ac.uk/blast2/parasites.html。
‧EGI blast：以EuroGeneIndexes為基礎之EST叢集與比對的
Blast伺服器，網址http://www.ebi.ac.uk/EGIblast2/。
‧SNP-Fasta server：歐洲SNP資料庫HGBASE（網址
http://hgvbase.cgb.ki.se/）的Fasta搜尋，網址
http://www.ebi.ac.uk/snpfasta3。
2. 蛋白質功能分析
這部分提供使用各種方法與資料庫決定蛋白質功能的工具。其中
最重要的是InterProscan（http://www.ebi.ac.uk/interpro/scan.html），
它使用單一介面對照各種搜尋方法。以下提供蛋白質功能分析工
具的連結與簡介：
‧CluSTr Search：用Accession numbers搜尋Swiss-Prot與TrEMBL
資料庫，網址http://www.ebi.ac.uk/clustr/search.html。
‧InterProScan：InterPro資料庫的蛋白質序列搜尋，網址
http://www.ebi.ac.uk/interpro/scan.html。
‧FingerPRINTScan：蛋白質指紋搜尋，網址
http://www.ebi.ac.uk/printsscan/。
‧ppsearch：蛋白質Motifs搜尋，網址
http://www.ebi.ac.uk/ppsearch/。
‧GeneQuiz：生物序列的高度自動化分析，網址
http://jura.ebi.ac.uk:8765/ext-genequiz/。
‧Pratt：發掘蛋白質Motif，網址
http://www.ebi.ac.uk/pratt/。
‧Radar：蛋白質重覆（Repeat）序列偵測，網址
http://www.ebi.ac.uk/Radar/index.html。
‧InterProScan：使用蛋白質序列查詢InterPro資料庫，並且預
測蛋白質功能，網址http://www.ebi.ac.uk/interpro/scan.html。
3. 結構分析
決定蛋白質的二級與三級結構對於研究蛋白質功能是有決定性的
影響。使用者將可在這裡找到各種結構分析工具，例如DALI（網
址http://www.ebi.ac.uk/dali）。以下面列出目前EBI提供的結
構分析工具：
‧SRS3D：序列結構、從蛋白質一級/二級/三級資料庫所獲得的
特性資料之取得與視覺化工具，網址http://srs3d.ebi.ac.uk/。
‧DALI：比較蛋白質3-D結構，網址http://www.ebi.ac.uk/dali。
‧FSSP：摺疊分類與結構比對，網址http://www.ebi.ac.uk/dali/fssp。
‧MaxSprout：從C（alpha）軌跡重組3-D座標，網址
http://www.ebi.ac.uk/maxsprout。
‧PQS：查詢蛋白質四級結構，網址http://pqs.ebi.ac.uk/。
‧PQS-Quick：從PDB ID快速取得蛋白質四級結構資訊，網址
http://pqs.ebi.ac.uk/pqs-quick.html。
‧MSDchem：配位體（Ligand）資料庫，在PDB中所有化學組成的
完整化學描述，網址http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/chempdb。
‧MSDfold：二級結構配對，比較蛋白質鏈/結構，並且尋找PDB
檔案或SCOP Domain中相似的結構，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/ssm。
‧MSDlite：提供查詢PDB的簡易方法，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/msdlite/index.html。
‧MSDpro：為Java applet工具，使使用者可建構MSD複雜的相關
查詢，而不需瞭解資料庫中資料的配置方式或語言。這些查詢
是用SQL語法寫成，網址http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/msdpro/index.html。
‧EMsearch：查詢電子顯微鏡位置的查詢工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/emsearch/index.html）
‧MSDsite：以配位基（Ligand）（例如：ATP）或活性區（例如：
CYS CYS CYS CYS）資訊查詢活性區資料庫的工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/msdsite/index.jsp。
‧MSDtarget：目標資訊伺服器為一個搜尋與追蹤結構基因體目
標的搜尋工具。可用來搜尋公開的與未公開的SG與PDB資料庫，
網址http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/msdtarget/SGT_index.html。
‧NMR Representatives：搜尋PDB中NMR解出的結構，網址
http://pqs.ebi.ac.uk/pqs-nmr.html。
‧Unpublished Reference Server：現存PDB的許多檔案包含許
多尚未發表的參考文獻。有時，PDB檔案已經過時（文獻已經
被發表），但是標題“To Be Published”仍然存在。PDB
Clean Up的部分目標就是更新這些參考文獻，並且達成這樣目
標的第一步就是將尚未發表的文獻移出至已發表文獻，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd/services/unpubref.html。
‧Biotech：蛋白質結構的Biotech鑑定軟體，網址
http://biotech.ebi.ac.uk:8400/。
4.序列分析
序列分析包括使用各種生物資訊方法用以鑑定基因與轉譯成蛋白
質的生物功能與/或結構。這些工具之一Transeq（網址
http://www.ebi.ac.uk/emboss/transeq）可幫助決定DNA序列的
蛋白質轉譯區。ClustalW（網址http://www.ebi.ac.uk/clustalw）
被用來比對DNA與蛋白質序列，以解釋他們的關係與演化來源。以
下列出各種EBI目前提供的結構分析工具：
‧ClustalW：多重序列比對，網址http://www.ebi.ac.uk/clustalw。
‧Align：兩條序列Global與Local比對工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/emboss/align（EMBOSS網址
http://www.emboss.org/）。
‧GeneMark：基因預測服務，網址http://www.ebi.ac.uk/genemark/。
‧GeneWise：蛋白質序列或蛋白質HMM與DNA序列比對，網址
http://www.ebi.ac.uk/Wise2/index.html。
‧Dna Block Aligner Form：假定在同一直線上時，兩條DNA序列
的比較，網址http://www.ebi.ac.uk/Wise2/dbaform.html。
‧PromoterWise：比對兩條DNA序列，允許倒置（Inversion）與
移位（Translocation），網址
http://www.ebi.ac.uk/Wise2/protmoterwise.html。
‧Mutation Checker：序列認可工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/mutations/check.cgi。
‧Genetic Code Viewer：觀察遺傳密碼相異性，網址
http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/mutations/trtables.cgi。
‧CpG Plot/CpGreport：找尋CpG Island與繪圖的工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot）（EMBOSS網址
http://www.emboss.org/）。
‧Transeq：DNA序列轉譯工具，網址http://www.ebi.ac.uk/emboss/transeq）
（EMBOSS網址：http://www.emboss.org/）
‧Reverse Translator：反向互補確認工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/mutations/tevtransl.cgi。
‧Pepstats/Pepwindow/Pepinfo：基本蛋白質序列分析的EMBOSS
程式，網址http://www.ebi.ac.uk/emboss/pepinfo（EMBOSS
網址：http://www.emboss.org/）。
‧SAPS：蛋白質序列統計工具，網址http://www.ebi.ac.uk/saps。
‧EMBOSS：針對分子生物社群需要所發展的免費公開分析軟體。
此軟體可允許各種格式的資料，並且可從網站取得序列資料，
網址http://www.ebi.ac.uk/emboss/index.html。EMBOSS官方
網址http://www.emboss.org。
5.各式工具
EBI已經發展許多有用的生物資訊相關工具，例如SRS（Sequence
Retreival System），可以用來瀏覽EBI各種生物序列與文獻資料
庫。以下所列為目EBI提供的各種工具：
‧SRS：Sequence Retrieval System為資料庫搜尋工具，網址
http://srs.ebi.ac.uk/。
‧Webin：提交與註解核酸序列至EMBL資料庫的工具，網址
http://www3.ebi.ac.uk/Services/webin/Sbm.cgi。
‧Webin-Align：提交與註解核酸及胺基酸多重序列比對至
EMBL資料庫的工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/embl/Submission/alignment.html。
‧QuickGO：QuickGO為快速的Gene Ontology資料網路觀察工具，
網址http://www.ebi.ac.uk/ego/index.html。
‧Expression Profiler：群集、分析與視覺化基因表現與基因體
資料的工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/microarray/ExpressionProfiler/ep.html。
‧Query ArrayExpress：搜尋ArrayExpress微陣列資料庫，網址
http://www.ebi.ac.uk/microarray/ArrayExpress/Queries/queries.html。
‧Protein Annotation Assistant：蛋白質註解工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/paa。
‧Protein Colourer：將胺基酸序列加入色彩，網址
http://www.ebi.ac.uk/proteincol/index.html。
‧AppLab v1.0：CORBA-Java為基礎的應用程式Wrapper，網址
http://industry.ebi.ac.uk/applab/。
‧XEMBL：BSML或AGAVE XML格式的EMBL紀錄，網址
http://www.ebi.ac.uk/xembl。
‧Readseq：序列格式轉換工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/readseq.cgi。
‧WSDbfetch：WSDbfetch為執行Dbfetch的網路服務工具，為一個
一般資料庫檢索系統，目標是提供可用程式取得的序列檢索方
式。此涉及在SOAP伺服器上執行的服務，反應遠端使用者的需
求，網址http://www.ebi.ac.uk/Tools/webservices/index.html。
6.資料庫瀏覽與檢索
EBI提供許多瀏覽與檢索生物相關序列與文獻資料的工具。SRS
（Sequence Retrieval System）是其中最強大的資料瀏覽/檢索工
具之一。SRS提供快速、簡單、使用者易於學習使用的工具，可從
超過400種內部或公開資料庫取得大量不同的與不同性質的生命科
學資料。以下提供各種EBI提供的資料庫瀏覽與檢索工具：
‧SRS：序列檢索系統，可用來瀏覽EBI各種生物序列與文獻資料庫
的工具，網址http://srs.ebi.ac.uk。
‧SRS3D：SRS3D是一個使使用者快速且簡單的檢索/視覺化序列結
構與一級/二級/三級蛋白質資料庫特徵資料的整合環境，網址
http://srs3d.ebi.ac.uk/。
‧EMBL-SVA：MBL Sequence Version Archive伺服器是一個儲存
EMBL資料庫公開資料的儲存區，網址http://www.ebi.ac.uk/embl/sva/。
‧dbfetch：同時可檢索超過50個以上的現存生物資料庫工具，網
址http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/dbfetch。
‧emblfetch：同時可檢索超過50個以上的現存生物資料庫工具，
網址http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/emblfetch。
‧medlinefetch：可檢索MEDLINE文獻資料庫工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/cgi-bin/medlinefetch。
‧WSDbfetch：WSDbfetch為執行Dbfetch的網路服務工具，為一個
一般資料庫檢索系統。目標是提供可用程式取得的序列檢索方式。
此涉及在SOAP伺服器上執行的服務，反應遠端使用者的需求，網
址http://www.ebi.ac.uk/Tools/webservices/index.html。
7.提交
提交新資料與更新資訊至公開資料庫，是建立與維持完整與最新
資料集的唯一與必須的必備要件，這使科學社群可以執行搜尋與
分析最新核酸與蛋白質序列、蛋白質結構座標與微陣列資料。下
面所列為提交資料至資料庫的一些提交工具。
(1)核酸與蛋白質序列提交
‧EMBL Nucleotide Sequences via WEBIN：提交DNA序列至
EMBL/GenBank/DDBJ的互動系統，網址
http://www.ebi.ac.uk/ebml/Submission/webin.html。
【Help - http://www.ebi.ac.uk/webin/webin_help.html】
‧EMBL Nucleotide Sequence Update Form：報告EMBL核酸序列
的更新與更正資訊，網址http://www.ebi.ac.uk/embl/webin/update.html。
【Help - http://www.ebi.ac.uk/embl/webin/update_help.html】
‧Information for submitters to EMBL Nucleotide Sequence
Database： EMBL-Bank的一般資訊，網址
http://www.ebi.ac.uk/embl/Documentation/information_for_submitters.html。
‧Swiss-Prot：提交資料至Swiss-Prot資料庫，網址
http://www.ebi.ac.uk/swissprot/Submissions/submission.html
‧Swiss-Prot Protein Sequence Update Form：更新或更正Swiss-Prot
資料的報告格式，網址http://www.expasy.org/sprot/sp_update_form.html。
‧Alignments via Webin-Align：序列比對的互動式提交工具，網址
http://www.ebi.ac.uk/embl/Submission/align_top.html。
【Help - http://www.ebi.ac.uk/webin-align/webinalign_help.html】
‧Sequin Software：Sequin資訊與求助，網址
http://www.ebi.ac.uk/Sequin/。
‧IMGT/HLA：IMGT/HLA資料提交，網址
http://www.ebi.ac.uk/imgt/hla/subs/submit.html。
【Help - http://www.ebi.ac.uk/imgt/hla/subs/sub_guide.html】
‧IMGT/LIGM：經由WEBIN提交IMGT/LIGM資料，網址
http://www.ebi.ac.uk/embl/Submission/webin.html。
【Help - http://scooby.dhcp.ebi.ac.uk/LOCAL_DEV/webin/webin_help.html】
‧Alternative Exon Database：提交資料至AEdb目前只提供給ASD-EC
協會會員，網址http://www.ebi.ac.uk/msd/Deposition/Autodep.html。
EBI希望在2003下半年可以公開給所有使用者使用。
(2) 結構資料提交
‧PDB-AutoDep：提交3-D結構至PDB，網址
http://www.ebi.ac.uk/msd/Deposition/Autodep.html；更多資
訊請參考網址http://www.ebi.ac.uk/msd/。
(3) 微陣列資料提交
‧MIAMExpress：提交微陣列資料至ArrayExpress資料庫，網址
http://www.ebi.ac.uk/miamexpress/。
【Help - http://www.ebi.ac.uk/miamexpress/help/index.html】
結論
EBI從1992年發展至今已經歷11年了，它所建立的生物資訊資料庫
與強大的生物資訊工具的確對於生物社群資料探索與分析有極大的
貢獻。然而，EBI今天的成就並不是僅僅由一個國家就可以達成的，
而是由歐洲許多國家共同努力的成果。他們無國界的合作模式與共
同為生物資訊領域貢獻的偉大理想，正是跨國合作的良好典範。
（註：本文資料參考來源為EBI（The European Bioinformatics
Institute）所提供之網站資料所整理而成，網址http://www.ebi.ac.uk/）。
出處:http://www.ascc.sinica.edu.tw/nl/92/1926/02.txt
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在此獻上最大的敬意!!
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