Visão Geral
Os bancos de dados de vias e ontologias fornecem representações estruturadas do conhecimento biológico. Eles transformam a natureza complexa e interconectada dos processos celulares em formatos computáveis que podem ser consultados, analisados e visualizados. A Ontologia Gênica (GO) fornece um vocabulário controlado para descrever produtos gênicos em três domínios: componente celular, função molecular e processo biológico. O KEGG (Enciclopédia de Genes e Genomas de Kyoto) mapeia genes para vias metabólicas e de sinalização. O Reactome é um banco de dados de vias de código aberto e curado que cobre reações na biologia humana.
Conceitos-Chave
A Ontologia Gênica é estruturada como um grafo acíclico dirigido onde os termos são conectados por relações pai-filho (é-um, parte-de, regula). As anotações associam produtos gênicos a termos GO, apoiadas por códigos de evidência. Os Mapas de Vias KEGG são diagramas desenhados manualmente onde nós representam genes, proteínas ou compostos e arestas representam interações ou reações. A Ortologia KEGG (KO) agrupa genes funcionalmente relacionados entre espécies. O Reactome representa vias como conjuntos ordenados de reações moleculares, cada uma com relações detalhadas de entrada-saída, e inclui ferramentas para análise de vias de dados ômicos.
Aplicações
Os bancos de dados de ontologias e vias permitem a interpretação de alto nível de dados experimentais. A análise de enriquecimento de termos GO ou vias KEGG identifica processos biológicos super-representados em listas de genes de estudos de vias metabólicas ou experimentos de expressão diferencial. As referências cruzadas de classificação e nomenclatura de enzimas são integradas ao KEGG para reconstrução metabólica. As vias de sinalização e transdução de sinal celular no Reactome fornecem contexto mecanístico para fosfoproteômica e triagens de perturbação.
Protocolo Prático
Para mapear uma lista de genes diferencialmente expressos para vias usando KEGG, navegue até kegg.jp e clique em “KEGG Mapper” > “Search & Color Pathway”. Cole sua lista de genes (usando IDs Entrez Gene ou acessos UniProt) e selecione o organismo alvo (ex., “hsa” para humano). O KEGG colore os genes correspondentes em cada diagrama de via, revelando imediatamente quais vias estão enriquecidas. Para uma análise estatística mais rigorosa, use a ferramenta de enriquecimento KEGG baseada na web ou DAVID (david.ncifcrf.gov): carregue sua lista de genes, selecione a espécie e execute o agrupamento de anotação funcional para obter valores de p de enriquecimento e taxas de falsa descoberta. Para análise de enriquecimento GO, use o Recurso de Ontologia Gênica (geneontology.org): cole sua lista de genes, selecione o filtro de código de evidência (ex., exclua “IEA” para maior confiança) e visualize os termos enriquecidos como uma árvore hierárquica ou gráfico de barras. Como exemplo concreto, um pesquisador realizando RNA-seq em tecido hepático de um modelo de camundongo com doença hepática gordurosa não alcoólica identifica 500 genes up-regulados. Submeter estes ao KEGG Mapper revela super-representação da “via de sinalização PPAR” (p = 10-8), “Metabolismo de ácidos graxos” (p = 10-6) e “Fosforilação oxidativa” (p = 10-4). O enriquecimento GO confirma o enriquecimento de “processo metabólico lipídico” (GO:0006629) e “transporte de elétrons mitocondrial” (GO:0006120), fornecendo uma visão em nível de sistemas da reprogramação metabólica subjacente ao fenótipo da doença. As análises combinadas de GO e KEGG fornecem assim visões complementares, GO revela detalhes mecanísticos (ex., transportadores ou enzimas específicos), enquanto o KEGG mostra como esses componentes se integram em mapas de vias maiores.
