细胞水平的生命是分子相互作用的网络。分子合成和降解,经历令人困惑的临时和永久性修饰阵列,从一个位置传送到另一个位置,并与其他分子形成复合物。反应表现为所有这些复杂性作为其中输入物理实体转换为输出实体的反应。这些反应可以自发发生或通过作为催化剂的物理实体促进,并且它们的进展可以通过其他物理实体的调节效应来调节。通过共用物理实体将反应连接在一起:来自一种反应的产物可以是另一反应中的基材,并且可以催化且催化是第三种。如果有时是随意的,通常是方便的,将这样的相互关联反应组分组成途径。

大分子实体(如蛋白质)的功能往往不仅由它们的一级序列决定,还由它们所经历的化学修饰决定。在Reactome中,蛋白质的未修饰形式和修饰形式是不同的物理实体,修饰过程被视为显式反应。一个大分子的功能可能取决于这个分子是自由的还是与特定的其他分子结合。Reactome将复合物视为不同于其组分的物理实体,而建立复合物的多化事件被明确地建模为反应。

细胞间隔在生物过程中起着关键作用。分子分离到不同的隔间通常调节这些实体参与的反应,或负责推动反应向前。在Reactome中,一个隔间中的分子与另一个隔间中的分子是不同的。因此,细胞外葡萄糖和胞质葡萄糖是不同的反应体,例如,葡萄糖穿过质膜的运动是一个将细胞外葡萄糖转化为胞质葡萄糖的反应。

许多生化实体和过程呈现冗余:有两个或更多个化学上不同的实体可以互换地行动或多或少。治疗功能性等同的蛋白质同种型,剪接变体和亲谬子作为单个实体通常有用,这意味着来自给定集合的任何单独实体都可以在给定情况下实现相同的作用。反应数据模型允许这种类型的概括,但是如此明确地明确地以允许我们将特定函数追踪回到泛型所涵盖的单个分子的方式。

反应体知识库的目标是代表人类生物学过程,但是这些过程中的许多过程尚未在人类中直接研究。相反,从模型生物体的材料实验推断出人类事件。在这种情况下,模型生物反应在反应中注释,推断的人反应被注释为单独的事件,并明确注意到两种反应之间的推理链接。

反应使用基于帧的知识表示。数据模型由描述不同概念的类(帧)组成(例如,反应,简单实体)。知识被捕获为这些类的情况(例如,“血浆膜”,“细胞源ATP”)的葡萄糖输送。类具有属性(插槽),其保持该实例的属性(例如,参与反应中的输入和输出的分子的标识)。

关键数据类

PhysicalEntity

物理实体包括单个分子,多分子复合物,以及基于共同特征聚集在一起的一组分子或复合物。分子进一步分为基因组编码(DNA、RNA和蛋白质)或非基因组编码(所有其他)。PhysicalEntity实例的属性捕获实体的化学结构,包括在大分子的情况下的任何共价修饰和它的亚细胞定位。

PhysicalEntity实例代表,例如,相同的化学物质在不同的隔间,或不同的翻译后修改形式的单一蛋白质,共享许多不变的特征,如名称,分子结构和连接到外部数据库,如UniProt或ChEBI。为了在单个地方存储这些共享信息,并在所有可以被视为单个化学实体的变体形式之间创建显式链接,Reactome创建了单独的ReferenceEntity类的实例。一个ReferenceEntityInstance捕捉分子的不变特征。一个PhysicalEntity实例是一个ReferenceEntity属性的组合(例如,糖原磷酸化酶UNIPROT:P06737)和提供特定条件信息的属性(例如,细胞质定位和丝氨酸残基的磷酸化14)。

PhysicalEnity类具有子类,以区分不同类型的实体,并确保数据完整性,同时为不同类别实现不同的处理规则:

EntityWithAccessionedSequence- 具有已知序列的蛋白质和核酸。

GenomeEncodedEntity- 一种特异性蛋白质或其序列未知的核酸,例如已经在功能上的特征但尚未纯化和测序的酶,例如,其酶尚未纯化和测序。细胞溶溶胶15-HEDH酶

单纯性—其他完全特征分子,例如:骨髓ATP细胞溶质谷胱甘肽

复杂的- 两种或更多个身体的复合物,例如,FASL的三细化:FAS受体复合物

entityset.- 一组身体(分子或复合物),其在给定情况下可互换地互换,例如,Notch 3异二聚体与细胞外空间中的凹口配体结合.这种表示法允许显式地描述多个单个实体的集合属性。

PhysicalEntities与从基因本体论分子功能控制词汇来描述生物催化实例的分子功能配对。可选的ActiveUnit属性表示介导催化的蛋白质或复合物亚基的特定域。如果一个PhysicalEntity有多个催化活动,则为每一个单独创建一个CatalystActivity。这种策略允许特定的活动与特定的蛋白质或复合物的变体形式相关联,也可以轻松地检索一个蛋白质的所有活动,或所有能够介导特定分子功能的蛋白质。

事件

事件——在一个或多个步骤中输入实体到输出实体的转换——是Reactome中用来代表所有生物过程的构建块。Event的两个子类被识别,ReactionlikeEvent途径.一个actionlikeevent是一个将输入转换为输出的事件。路径是任何相关事件的分组。一个事件可能是多个通路的成员。

反应司法阶级进一步分为反应BlackBoxEvent.聚合解聚.反应类别持有与平衡输入和输出的真粘性反应。BlackBoxEvent类用于“不平衡”反应,如蛋白质合成或劣化,以及“快捷”反应,用于更复杂的过程,其基本上将输入转换为输出,例如,脂肪酸生物合成中涉及的系列周期性反应。The De-/Polymerisation classes can hold reactions that describe the mechanics of a de-/polymerisation reaction, which is inherently ‘unbalanced’ due to the nature of a Polymer (that remains the ‘same’ entity even after adding or subtracting a unit).

Reactome数据模型的完整规范

从所有类的所有反应类别,插槽和每个类的所有实例的全部规范都可以从架构页面上的页面上的页面。还有一个数据模型术语表,提供有关各种类和插槽的使用的更多详细信息。