단백질은 모티프나 도메인 등으로 모듈화가 되어 있기 때문에 기존의 데이터베이스에 들어있는 서열 데이터들과 일치하지 않을 수 있다. 본 연에서 데이터베이스는 통합 검색 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 축약 데이터베이스들은 InteProScan 프로그램 배포판에 장착된 검색 대상 데이터베이스 부분을 섬세하게 검사하고, 복잡한 파싱과 재포맷 공정을 거쳐서 해당 필드 부분을 뽑아내어 데이터베이스화한다.
<h1>재료 및 방법</h1> <h2>통합 시스템의 전체구성</h2> <p>일반적으로 단백질은 모티프 및 도메인 등으로 모듈화 되어 있기 때문에 기능분석을 위해 기존의 데이터베이스에 들어있는 서열 데이터들과 상동성 검색을 할 경우 적중되지 않고 간과될 수 있다. 이러한 측면에서 위음성(false negative) 비율을 줄이기 위해서는 모티프 및 도메인 수준의 서열분석이 기능분석을 위한 필수적인 사안이 된다. 이러한 측면에서 우리가 개발한 모티프 및 도메인 검색을 위한 통합 시스템은 크게 세 개의 핵심요소로 이루어져 있다. 즉, 모티프 및 도메인 관련 데이터베이스 부분, 모티프 및 도메인 검색 프로그램 부분, 그리고 마지막으로 이러한 양자를 통합해 주고 내부적으로 상호참조에 의해 유기적으로 연동될 수 있도록 하는 인터페이스 및 각종 유틸리티 부분이다. 통합 시스템의 전체 구성을 보여주는 Fig. 1에서 알 수 있듯이 이 시스템은 웹 기반으로 이루어져 있으면 전체적으로는 3 계층 구조(3-tier architecture), 즉 클라이언트, 서버 및 백엔드 데이터베이스(Back-end database) 등으로 이루어져 있다. 특히, 데이터베이스 부분은 시스템 내에서 차지하는 비중이 상당히 크고 중요하기 때문에 보다 세분화하여 다룰 필요가 있다. 모티프 및 도메인 관련 데이터베이스들 중에서 가장 대표적인 InterPro 데이터베이스와 PROSITE 데이터베이스는 다른 데이터베이스들, 즉, PFam, ProDom, PRINTS, SMART, TIGRFam 등과는 다소 차별화하여 로컬 데이터베이스화하였다. 뿐만 아니라 이러한 데이터베이스들의 자료가 외부의 공개용 핵산/단백질 데이터베이스 및 MEDLINE 등과 하이퍼링크되게 시스템이 개발되었다. 서론에서 언급한 대로 모티프 및 도메인 관련 개별 데이터베이스들은 각각의 독립적인 사이트에서 운용되며, 개별 데이터베이스는 자신의 자료를 기반으로 모티프 및 도메인을 검색할 수 있는 프로그램을 갖고 있다. 본 시스템에서는 이러한 개별 프로그램들을 자체적으로 인스톨하고 해당 CGI (Common Gateway Interface) 프로그램을 통해 웹 인터페이스 상으로 분석 서비스를 제공할 수 있도록 시스템을 구성하였다. Fig. 1에서 볼 수 있듯이 통합모티프/도메인 분석시스템 부분에 해당되는 프로그램들, 즉,ScanRegExp, ProfileScan, HMMPfam, HMMTigr, HMMSmart,FprintScan, InterProScan, 및 BlastProdom 등이 이에 해당한다.</p> <h2>모티프 및 도메인 관련 데이터베이스들</h2> <p>앞에서 언급한 것처럼 본 연구의 통합 검색 시스템에서 데이터베이스 부분은 상당히 큰 비중을 차지하며, 실제로 매우 중요한 역할을 한다. Fig. 1에서 "통합 DBs 검색 시스템"부분과 "External DBs" 부분이 시스템 내의 데이터베이스 영역에 해당한다. "External DBs" 부분은 자체적으로 로컬 사이트에 구축된 것이 아니고 하이퍼링크를 통해 시스템과 내부적으로 연결된다. "통합 DBs 검색 시스템" 부분에 속하는 데이터베이스들은 모두가 모티프 및 도메인 관련 데이터베이스로서, 이들은 일반 유전체 및 단백질 연구자들이 유전자 산물, 즉 단백질의 기능분석을 모티프 및 도메인 기반으로 행할 경우 일반적으로 널리 사용되는 것들이다. 이러한 측면에서 이들을 로컬 데이터베이스화하였고, 개별 데이터베이스에 대한 주요 필드별 검색 기능을 구현하였다. 이들 데이터베이스의 내용은 상당히 난해하고 복잡하기 때문에 단백질 기능분석에 필수적인 부분만을 추출하고 파싱(parsing)하여 축약된 형태의 데이터베이스로 구축하였고(이 논문에서는 앞으로 축약 데이터베이스라 칭함), 이에 대해 사용자가 핵심적인 주요 필드에 대해 일차적인 검색을 할 수 있도록 하였다. 핵심적이고 요약적인 정보가 제공되는 일차적인 검색결과는 외부의 풀버전(full version) 데이터베이스와 하이퍼링크 되게 구현하여, 사용자가 원할 경우에는 언제든지 검색결과의 해당 엔트리에 대한 전체 내용에 손쉽게 접근할 수 있게 시스템을 구축하였다. 본 시스템에서 축약된 형태의 데이터베이스로 구축된 것은 SMART, PRINTS, ProDom,TIGRFams, 및 PFam 등이고, 이들에 대해서는 Accession Number와 Text (Description Field 부분에 해당)에 대해 일차적인 검색이 가능하다. 모티프 및 도메인 관련 데이터베이스들 중에서 핵심적이고 대표적인 데이터베이스에 속하는 PROSITE의 경우 비록 축약된 형태이긴 하나 PDOC을 통해서 원래의 외부 "Document" 부분과 하이퍼링크 되게 구현하였다. 모티프, 도메인, 및 단백질 패밀리 관련 데이터베이스들을 통합화한 InterPro 데이터베이스의 경우 풀버전을 다운로드 받아 로컬 데이터베이스화하였다. 이에 대한 내용은 뒤에 나오는 "InterPro 데이터베이스 및 InterProScan" 영역에서 자세히 언급하고 있다. 본 시스템에서는 MySQL을 DBMS (Database Management System)로 사용하였고, 원시 데이터나 검색결과를 파싱하거나 재포맷(Reformat)하는 유틸리티나 각종 CGI 프로그램들은 Perl, C 언어 및 셀 스크립트(Shell script) 등으로 구현되었다. 축약 데이터베이스인 SMART, ProDom, PFam, TIGRFam, Prosite 및 PRINTS 등은 각각 하나의 테이블로 할당하여 전체적인 데이터베이스 스키마(schema)를 구성하였다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 각 테이블의 필드 구성은 단백질 기능분석을 위해서 필수적으로 요구되는 것들로 구성하였다. 이러한 축약 데이터베이스들은 InteProScan 프로그램 배포판에 내장된 검색 대상 데이터베이스 부분을 정밀하게 분석하고, 복잡한 파싱(parsing) 및 재포맷(reformatting) 과정을 거쳐서 해당 필드 부분을 뽑아내어 데이터베이스화하였다. 해당 테이블의 Primary Key값을 통해서 원래 운용 사이트의 풀버전 레코드와 하이퍼링크된다.</p>