MỤC LỤC BÀI VIẾT
Giới thiệu tổng quan về PATRIC
PATRIC (Pathosystems Resource Integration Center) là một cơ sở dữ liệu sinh tin học tích hợp lớn dành cho các nhà nghiên cứu vi sinh vật học, đặc biệt tập trung vào các vi sinh vật gây bệnh. Dự án này được tài trợ bởi Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia Hoa Kỳ (NIAID), với mục tiêu tạo ra một nền tảng thống nhất để thu thập, lưu trữ, phân tích và chia sẻ dữ liệu liên quan đến các mầm bệnh vi khuẩn.
PATRIC là một phần của Bacterial and Viral Bioinformatics Resource Center (BV-BRC), sau khi hợp nhất với IRD (Influenza Research Database) và ViPR (Virus Pathogen Resource). Điều này giúp PATRIC trở thành một nguồn tài nguyên toàn diện phục vụ nghiên cứu về vi khuẩn, virus và các tác nhân truyền nhiễm khác.
Nguồn dữ liệu
Dữ liệu trong PATRIC được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:
-
NCBI (National Center for Biotechnology Information): là nguồn chính cung cấp dữ liệu trình tự hệ gen, thông tin chú thích gen và protein.
-
RefSeq và GenBank: các cơ sở dữ liệu tiêu chuẩn của NCBI về hệ gen vi khuẩn và các phân tử sinh học khác.
-
UniProt: dữ liệu về protein và chức năng protein được tích hợp để hỗ trợ phân tích chức năng.
-
Gene Ontology (GO): cung cấp thông tin về chức năng phân tử, quá trình sinh học và vị trí tế bào của gen/protein.
-
InterPro và Pfam: cung cấp thông tin về miền protein và họ protein.
-
PubMed và các nguồn văn học khoa học khác: dùng để liên kết dữ liệu gen và protein với các nghiên cứu đã công bố.
Ngoài ra, PATRIC cũng thu nhận dữ liệu từ các nhà nghiên cứu thông qua các công cụ tải lên và đóng góp dữ liệu cộng đồng.
Mô tả các loại dữ liệu
Dữ liệu trong PATRIC được tổ chức thành nhiều loại khác nhau nhằm phục vụ phân tích vi sinh vật một cách toàn diện:
Dữ liệu hệ gen
PATRIC lưu trữ hàng trăm nghìn bộ hệ gen vi khuẩn hoàn chỉnh và chưa hoàn chỉnh, bao gồm dữ liệu trình tự DNA, trình tự gen mã hóa protein, RNA và các yếu tố di truyền khác như plasmid hoặc prophage. Mỗi hệ gen đều được gán ID, tên loài, thông tin phân loại học, nguồn gốc và tình trạng chất lượng chú thích.
Dữ liệu gen và protein
Các gen mã hóa protein được phân tích để dự đoán chức năng, liên kết với cơ sở dữ liệu như GO và InterPro. Protein có thể được gán chức năng (curated hoặc dự đoán), có miền chức năng và liên kết với các pathway sinh học.
Dữ liệu biểu hiện gene và proteomics
PATRIC tích hợp các bộ dữ liệu transcriptomics (RNA-seq) và proteomics từ các nghiên cứu công bố, cho phép người dùng phân tích mức độ biểu hiện gen trong các điều kiện khác nhau, hỗ trợ hiểu rõ hơn về cơ chế gây bệnh.
Dữ liệu kháng thuốc
Một điểm mạnh của PATRIC là dữ liệu liên quan đến kháng thuốc kháng sinh (antibiotic resistance), bao gồm gen kháng thuốc, cơ chế kháng thuốc, và thông tin phenotypic liên quan đến MIC (minimum inhibitory concentration).
Dữ liệu tương tác gen và mạng lưới
PATRIC cung cấp thông tin về các tương tác giữa gen, mạng điều hòa gen, tương tác protein-protein và pathway chuyển hóa, cho phép người dùng xây dựng và mô phỏng các hệ thống sinh học.
Dữ liệu mẫu bệnh nhân và metadata
Một số dữ liệu đi kèm với thông tin về mẫu bệnh nhân, điều kiện môi trường, bệnh lý, thời gian và vị trí thu thập, giúp hỗ trợ phân tích dịch tễ học.
Ứng dụng của PATRIC
PATRIC là một công cụ hữu ích trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau:
Nghiên cứu cơ chế gây bệnh
Thông qua phân tích hệ gen, biểu hiện gen, và dữ liệu chức năng, PATRIC giúp xác định các yếu tố gây bệnh, độc tố, hệ thống tiết protein, và các vùng gen quan trọng.
Phân tích tiến hóa và phát sinh chủng loại
PATRIC cho phép so sánh nhiều hệ gen cùng lúc, hỗ trợ xây dựng cây phát sinh loài, phân tích vùng gene bảo tồn hoặc biến đổi, phục vụ nghiên cứu tiến hóa và phân loại vi khuẩn.
Phát hiện gen kháng thuốc và theo dõi dịch tễ
Với công cụ phân tích kháng thuốc và thông tin dịch tễ học, PATRIC hỗ trợ phát hiện và theo dõi các chủng kháng thuốc nguy hiểm, phục vụ giám sát dịch bệnh và phát triển chiến lược điều trị.
Phát triển vắc xin và thuốc
Dựa vào phân tích protein bề mặt, kháng nguyên và các yếu tố đặc hiệu, PATRIC giúp sàng lọc các mục tiêu tiềm năng cho vắc xin hoặc thuốc mới.
Các công cụ và tính năng chính của PATRIC
PATRIC cung cấp nhiều công cụ phân tích trực tuyến mạnh mẽ:
Genome Annotation Service
Cho phép người dùng tải lên bộ trình tự hệ gen và nhận chú thích tự động dựa trên hệ thống RAST (Rapid Annotation using Subsystem Technology).
Comparative Genomics
Hỗ trợ so sánh nhiều hệ gen bằng cách sử dụng các công cụ như cây phát sinh loài, so sánh vùng gene, pan-genome analysis.
Protein Family Sorter
Giúp phân tích các họ protein trong nhiều hệ gen, rất hữu ích trong việc tìm gen đặc hiệu loài hoặc gen phổ biến trong một nhóm vi khuẩn.
Pathway Tools
Cung cấp biểu đồ tương tác các pathway sinh học, phân tích chuyển hóa, và mô phỏng hoạt động enzyme.
RNA-Seq Analysis
Cho phép người dùng phân tích dữ liệu RNA-seq từ đầu đến cuối: căn chỉnh, chuẩn hóa và xác định gen khác biệt biểu hiện.
Antimicrobial Resistance (AMR) Analysis
Công cụ dự đoán gen kháng thuốc, xác định kiểu kháng và liên kết với các cơ sở dữ liệu AMR như CARD, ARDB.
Genome Browser và Genome Explorer
Cung cấp giao diện trực quan để khám phá các vùng gen, annotation, vị trí các yếu tố di truyền và các liên kết chức năng.
Private Workspace
Người dùng có thể lưu trữ dữ liệu cá nhân, chia sẻ với cộng đồng, hoặc giữ riêng cho các dự án nghiên cứu.
Kết luận
PATRIC là một nền tảng mạnh mẽ và toàn diện cho nghiên cứu về vi sinh vật, đặc biệt là các tác nhân gây bệnh. Với lượng dữ liệu phong phú, tính năng phân tích chuyên sâu và giao diện thân thiện với người dùng, PATRIC không chỉ giúp rút ngắn thời gian nghiên cứu mà còn mở ra nhiều hướng tiếp cận mới trong việc hiểu và kiểm soát các bệnh truyền nhiễm. Dù bạn là nhà vi sinh học, nhà dịch tễ học, chuyên gia sinh tin học hay đơn giản là một người quan tâm đến vi khuẩn và gen, PATRIC là một công cụ không thể thiếu.
LOBI Vietnam là công ty tiên phong trong lĩnh vực Đọc trình tự gen thế hệ mới NGS (Next Generation Sequencing) và Phân tích Tin sinh học. Liên hệ hotline/Zalo 092.510.8899 để biết thêm chi tiết.
