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人类虚拟代谢数据库——整理人类和肠道菌群与营养和疾病

The Virtual Metabolic Human database: integrating human and gut microbiome metabolism with nutrition and disease

Nucleic Acids Research, [11.561],  correspondence, 2018-10-30

DOI: https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gky992/5146204

数据库地址：https://www.vmh.life/

第一作者：Alberto Noronha

通讯作者：Ronan M T Fleming,  Ines Thiele

主要单位：卢森堡大学，系统医药中心

其它作者： Jennifer Modamio,  Yohan Jarosz,  Elisabeth Guerard,  Nicolas Sompairac,  German Preciat,  Anna Dröfn Daníelsdóttir,  Max Krecke,  Diane Merten,  Hulda S Haraldsdóttir,  Almut Heinken,  Laurent Heirendt,  Stefanía Magnúsdóttir,  Dmitry A Ravcheev,  Swagatika Sahoo,  Piotr Gawron,  Lucia Friscioni,  Beatriz Garcia,  Mabel Prendergast,  Alberto Puente,  Mariana Rodrigues,  Akansha Roy,  Mouss Rouquaya,  Luca Wiltgen,  Alise Žagare,  Elisabeth John,  Maren Krueger,  Inna Kuperstein,  Andrei Zinovyev,  Reinhard Schneider

导读

VMH数据库整合了人类代谢、肠道菌群、疾病、营养和ReconMaps五类资源，包括5180个代谢物, 17,730个化学反应, 3695个人类基因, 255个遗传病, 818个微生物, 632,685个微生物基因和8790种食物；

结合人类和肠道菌群重建更可信的代谢模型，通过共享命名联系各数据库，如人类代谢和肠道菌群资源共享代谢物和反应；

网站可实现数据检索、探索、通路图可视化和饮食方案设计4大功能，关键字还可链接至外部57个数据库查看更多信息；

作者还开发了程序调用接口，方便编程批量查询和其它程序调用；

本数据库有助于生物医学相关人员饮食设计、组学数据解析和提出科学假设。

摘要

复杂疾病存在多影响因素，可被组学方法检测。数据库可以帮助数据解释潜在机制。因此，我们建立人类虚拟代谢(Virtual Metabolic Human, VMH, http://www.vmh.life)数据库整合了当今人类代谢的知识，和五个互联的资源——人类代谢、肠道微生物组、疾病、营养和ReconMaps。VMH包括5180非冗余代谢物, 17,730非冗余化学反应, 3695人类基因, 255个遗传病, 818个微生物, 632,685个微生物基因和8790种食物。VMH的特点有：(i) 结合人类和肠道菌群重组更可信的代谢模型；(ii) 数据可视为7种人类代谢图谱；(iii) 营养设计师功能；(iv) 友好的用户网页界面和程序设计的接口，方便编程和软件批量调用；(v) 支持用户反馈，方便社区共同参与；(vi) 连接了57种网络资源。VMH是一款新颖、跨学科的数据库，用于生物医药用户数据解析和建立假设。

主要结果

图1. 人类虚拟代谢(VMH)数据库概览

VMH数据库有两种界面，包括5种不同但彼此联系的资源。用户可以采用两种模式来访问数据库：(i) 友好的网页，(ii) 程序设计接口，允许其它程序访问数据库。数据库的核心是重建了一系列反应。数据库内容包括5种资源，通过命名法共享: (i) 人类代谢和肠道菌群资源共享代谢物和反应；(ii) 营养资源映射至代谢物，便与人类和肠道菌群联系起来；(iii) 疾病包括可影响的基因和生物标记，与人类和肠道菌群中名称共享。最终，ReconMaps通过代谢物和反应与人类代谢相连。

图2. VMH的主要功能预览

A. 查询：(1) 用户可以使用快速搜索栏Quick Search bar检索所有资源；(2) 使用浏览Browse按扭，或资源面板(3)查看指定资源。(4) 在任何时间，可使用底部的反馈按扭报告使用中的问题。(5) 例 如用户使用快速检索h2o，会显示不同类型结果的表格。

B. 探索：(6) 每个结果的详细页面，还包括附加信息，和与其它数据库的链接(7)。(8) 举个例子，选择Associated human reactions可查看其信息详细，包括其相关的实体，如人类基因(9)

C. 可视化：(10) VMH可以通过ReconMaps可视化代谢通路；(11) 用户可以使用通路图左侧栏来搜索代谢物，在右边的通路图(12)中定位。也可以轻松检索特异感兴趣的反应并可视化显示(13)，也可以通过COBRA工具上传模拟的实验数据(14)；

D. 设计：(15) 可用食物面板电子设计饮食，选中的食物可以指定重量(16)，同时有(17)上部面板中会显示食物的详细信息，当方案确定后，用户可以下载此方案进行实验；

表1. VMH链接的数据库列表和简介

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