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Zugriffsmethoden in BioDatenbanken
Vorlesungsplan
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Übersicht
Datenmodelle
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Textdateien, Entry-Modell
Relationale DB
XML
Genom-DB
Genexpressions-DB
Protein-DB
Pathway-DB
Publikations-DB
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OWL & Ontologien
Zugriff und Anfragesysteme
Datenintegration von Bio-DB
Webservices
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Navigation
Navigation: Beispiel
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Swiss-Prot: Eingabe
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Swiss-Prot: Ausgabe (Auszug)
Seite 543
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Seite 544
GDB-Eintrag
PIR-Eintrag
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* http://gdbwww.dkfz-heidelberg.de/
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Gene-Card DMD
OMIM
•SNPs,
Mutationen, ...
•Link u.a.
zu OMIM
ID: 300377
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Seite 547
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PDB
Stichwortsuche / Suchformulare
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SRS (Sequence Retrieval System)
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SRS: Konzept (1)
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SRS: Konzept (2)
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SRS: Konzept (3)
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SRS: Zugriff auf relationale Datenbanken
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SRS: Datenzugriff (1)
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SRS - Datenzugriff (2)
SRS Anfrage Sprache
• Anfragen können an vielen Stellen direkt formuliert werden,
z.B. Results -> Search using a query expression
• Anfrage-Syntax
– Stringsuche: [Menge-Mengenattribut:Suchmuster], Menge kann eine
Datenbank, DB-Gruppe, Index, Index-Gruppe oder Suchausdruck sein
– z.B. [pir-des:elestase], oder [swissprot-AllText:duchenne*]
– Wildcards: [swissprot-aut:sanger,f*!coulson,a*]
– Reguläre Ausdrücke: [swissprot-aut:/mue?ller/]
– Zahlenbereiche: [swissprot-SeqLength#400:500]
– mehrere DBs: [{swissprot swissnew sptrembl}-des:kinase],
[dbs={swissprot swissnew sptrembl}-des:kinase] &[dbs-org:human]
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SRS Anfrage Sprache
SRS Anfrage Sprache
• Einfache Anfragen kombinieren:
– operand operator operand …
– z.B. verlinken: [swissprot-AllText:duchenne*] > pdb
• Mehrfache Links
• Operatoren
– logisch: | oder, & und, ! aber nicht
– Links:
• > liefere die linken Einträge, < liefere die rechten Einträge
• Komplexe Verweise: (q = [{swissprot swissnew}des:kinase])!(q<swissnew)
– Hierarchische Suche
• >^ liefere Teilbaum-Einträge definiert durch linke Seite
• >_ liefere Blatt-Einträge des Teilbaums definiert durch linke Seite
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– [swissprot-AllText:duchenne*] >omim
OMIM-Einträge zu denen man direkt von SwissProt-Einträgen
mit Begriff “duchenne” gelangt
– [swissprot-AllText:duchenne*] >pdb >omim
wie oben, doch SwissProt und OMIM müssen über PDB verlinkt
sein
– [swissprot-id:acha_human] > prosite > swissprot
Suche nach Eintrag “acha_human”, Link nach Prosite (Protein
Fam.) “neuronal acetylcholine receptors”, Link zu Swissprot
Einträgen => Sequenzen aus einer Proteinfamilie
– [swissprot-id:gshr_caeel] > prodom > pdb
kein direkt Link von „gshr_caeel” zur PDB, aber über ProDom
(Protein Domainen), Ergebnis homologe Proteine zu
„gshr_caeel”
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SRS Anfrage Sprache
– [swissprot-keywords:transmembrane] alle Einträge mit Keyword
Transmembr.
– [swissprot-ftkey:transmem] Menge von Untereinträgen mit Typ
transmem
• Einträge und Untereinträge können über Links kombiniert
werden
– [swissprot-org:human] > [swissprot-ftkey:transmem]
Menge der Transmembransegemente in menschlichen Proteinen
– [swissprot-org:human] < [swissprot-ftkey:transmem]
Menge der menschlichen Proteine mit Transmembransegmenten
– [swissprot-ftkey:transmem] > parent
Konvertierung der Untereinträge zu den zugehörigen Einträgen
– [swissprot-ftkey:transmem] > parent | [swissprot-key:transmembrane]
Einträge mit Transmembransegementen oder mit dem Schlüsselwort
“transmembrane”
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SRS Anpassung
• Einträge und Untereinträge
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• Komplizierte Anfragen können vordefiniert werden
• Perl-ähnlich Sprache ICARUS
• Beispiel: Suche einen Swissprot-Eintrag nach Zugriffsnummer
oder Beschreibung
$CannedQuery:[sampleQuery
prompt:|Sample canned query
options:{
$AppOpt:[ac prompt:'Access number' defStr: 'Q1']
$AppOpt:[des prompt:'Description' defStr:'cancer']
}
queryStr:
@"[swissprot-des:($des)*]|[swissprot-acc:($ac)*]"
]
• Das @ zeigt, das die Anfrage zur Laufzeit bearbeitet wird.
• Datei mit Anfragedefinition wird ähnlich wie ein HTML Link in
SRS-Seite eingebunden.
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Aufruf von SRS aus HTML Seiten
Schnittstellen für Analyse-Tools
• Wegtz kann als CGI Programm direkt als HTML Link aufgerufen
werden
• Einfaches Anzeigen von Einträgen
– wgetz?-e+[embl-id:rnelas]
– wgetz?-e+[{embl%20emblnew}-acc:X012345]
– Die Option –e lässt wegtz volle Einträge anzeigen
• Anzeigen von Mengen
– wgetz?[embl-all:elastase]
– wgetz?swissprot
– wgetz?swissprot+-lv+30+-bv+31 (-lv Anzahl Einträge pro Seite, -bv
erster Eintrag
– wgetz?swissprot+-lv+30+-bv+31+-view+SequenceSimple
zeigt ZusatzInfos mit Hilfe eines vordef. Views
– wgetz?swissprot+-lv+30+-bv+31+-view+SequenceSimple+-ascii+rs+||+-cs+@@
Wie oben aber als HTML Tabelle
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Eigenschaften von Internet
Functions (IFs)
Beispiel-Szenario
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Internet Function Definition
Language (IFDL)
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Hyper Text Query Language (HTQL)
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Beispiel für IF-Ausführung (GenBank)
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Seite 569
Beispiel für IF-Ausführung (2)
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Beispiel für IF-Ausführung (3)
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Anwendung: LifeDB
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LifeDB Anfrageverarbeitung: Architektur
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Seite 573
LifeDB Anfrageverarbeit.: Architektur (2)
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Seite 574
RUDF/IF: Zusammenfassung
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Deklarative Anfragesprachen in
Bio-Datenbanken
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Beispiel: BioSQL
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BioSQL Core
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BioSQL Feature
BioSQL und BioPython
• BioSQL liefert API für mehrere Programmiersprachen
Python, Perl, Ruby, Java, ...
• Zugriff auf BioSQL DB aus Python
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DiscoveryLink
DiscoveryLink
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DiscoveryLink
•
DiscoveryLink
Wrapper sind in C++ implementiert und werden dynamisch geladen
• Anfragen werden mittels SQL formuliert
•
Definition eines Servers auf den mittels Wrapper zugegriffen wird
•
Schemadefinition eines Wrappers
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DiscoveryLink
• Anfragen werden optimiert
• Erste Phase: Zugriff auf einzelne Tabellen
optimieren
• Predikate an Datenquellen delegieren
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DiscoveryLink
• Zweite Phase: Joins zwischen Tabellen
optimieren (links -> rechts)
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DiscoveryLink
DiscoveryLink
• Komplexere Anfragen
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SQL92: Bewertung für Bio-Datenbanken
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Typsystem von SQL:2003
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Large Objects
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Large Objects (2)
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SQL/MM (Multimedia and
Applications Packages)*
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SQL/MM (2)
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SQL/MM (3)
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SQL:2003: Bewertung
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XML-basierte Anfragesprachen
XQuery: FLWOR
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Seite 596
Seite 598
XQuery: Bio-Beispiel
XQuery: FLWOR (2)
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XQuery: Bio-Beispiel (2)
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XQuery: Bio-Beispiel (3)
Seite 601
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Seite 602
XML/XQuery: Bewertung
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