BRENDA

BRENDA (BRaunschweig ENzyme DAtabase) zählt zu den weltweit umfassendsten und wichtigsten Online-Biochemie-Datenbanken für biochemische und molekularbiologische Daten über Enzyme und Stoffwechselwege.

Seit 2018 ist BRENDA als ELIXIR Core Data Resource ausgezeichnet, womit sie zu einer der international unverzichtbaren Datenbanken gehört.

BRENDA ist ein online verfügbares Enzyminformationssystem, das biochemische und molekularbiologische Daten und Informationen über alle von der Enzymkommission der International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) klassifizierten Enzyme, enthält. Die IUBMB klassifiziert Enzyme nach ihrer katalysierten chemischen Reaktion und ordnet sie einer „Enzyme Class“-Nummer zu (EC-Nummer), deren Eigenschaften und Funktionen in BRENDA detailliert beschrieben werden.

Die enzymspezifischen Daten und Informationen in BRENDA werden von Biochemikern, Biologen und Chemikern manuell aus wissenschaftlicher Literatur annotiert. Zusätzlich werden auch computergestützte Methoden zur Informationsgewinnung angewendet wie z. B. Text Mining, um den Informationsgehalt in BRENDA zu erweitern. Die Internetseite von BRENDA bietet den Anwendern mit Hilfe von verschiedenen Suchmasken einen schnellen und einfachen Zugang zu diesen Daten.

BRENDA wurde 1987 an der damaligen GBF – Gesellschaft für Biotechnologische Forschung – (heute: Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung HZI) in Braunschweig von Dietmar Schomburg gegründet. Zunächst wurde BRENDA als Buchreihe publiziert, bis die Datensammlung von 1996 bis 2007 an der Universität Köln in seiner Gruppe zu einem der weltweit meistbesuchten Online-Informationssysteme der Biochemie weiterentwickelt wurde.[1][2] Seit 2007 ist die BRENDA wieder in Braunschweig und wird an der Technischen Universität Braunschweig am BRICS (Braunschweiger Zentrum für Systembiologie) gepflegt und weiterentwickelt.

Die Daten in BRENDA werden halbjährlich aktualisiert. Dabei werden neben der Integration neuer Daten auch Erweiterungen und Korrekturen an der Internetpräsentation, der Suchmasken und den Programmen in BRENDA vorgenommen.

Inhalt und Funktionalität

Datenbank:

Die Enzymkommission der IUBMB hat derzeit mehr als 8300 EC-Nummern klassifiziert. Für die Datenbank BRENDA werden die enzymspezifischen Informationen aus der Literatur extrahiert, den EC-Nummern zugeordnet und in mehr als 40 Daten- und Informationsfeldern abgelegt. Diese Informationen umfassen u. a. die Nomenklatur der Enzyme, die katalysierten Reaktionen und ihre Spezifität, Substrate und Produkte, Inhibitoren und aktivierende Substanzen und Cofaktoren. Außerdem werden Informationen zur Enzymstruktur, zur Isolierung und Aufreinigung, Enzymstabilität, kinetische Parameter, wie z. B. Km-Werte und Wechselzahl, das Vorkommen und die intrazelluläre Lokalisation, sowie Mutagenese-Studien angeboten. Derzeit enthält BRENDA manuell annotierte Daten aus über 167.000 unterschiedlichen wissenschaftlichen Artikeln. Jeder Eintrag in der Datenbank ist mindestens mit einer Literaturstelle und dem Organismus, aus dem das Enzym isoliert wurde, verknüpft.[3] Sofern die Proteinsequenz bekannt und veröffentlicht wurde, können die Daten einer Sequenz über die UniProt-ID zugeordnet werden.

Eine Eigenentwicklung der BRENDA-Gruppe ist die BRENDA Tissue Ontology (BTO),[4] eine umfangreiche, strukturierte Enzyklopädie mit kontrolliertem Vokabular für Begriffe und Bezeichnungen für Gewebe, Organe, anatomische Strukturen, Pflanzenteile, Zellkulturen, Zelltypen und Zelllinien in Organismen aus allen taxonomischen Gruppen. Einen wichtigen Teil von BRENDA stellen die fast 260.000 Enzymliganden dar, die über ihren Namen, Synonyme oder über die chemische Struktur verfügbar sind. Der Begriff „Ligand“ wird in diesem Zusammenhang für alle niedermolekularen Verbindungen verwendet, die mit Enzymen interagieren. Diese umfassen sowohl Metabolite des Primärstoffwechsels, Cosubstrate oder Cofaktoren als auch Enzyminhibitoren oder Metallionen. Die Herkunft dieser Moleküle reicht von natürlich vorhandenen Antibiotika bis hin zu synthetischen Verbindungen, die für die Entwicklung von Medikamenten oder Pestiziden synthetisiert wurden.

Neben den manuell annotierten Informationen bietet BRENDA Links zu externen Informationssystemen und Datenbanken, wie z. B. Proteinsequenz- und Proteinstruktur-Datenbanken, Literaturdatenbanken, Ontologien etc.

Erweiterungen:

Seit 2006 werden neben den manuell extrahierten Daten in BRENDA auch Informationen hinzugefügt, die durch computergestützte Methoden gewonnen werden können. Dafür wurde BRENDA um vier neue Informationssysteme erweitert: FRENDA (Full Reference ENzyme DAta), AMENDA (Automatic Mining of ENzyme DAta), DRENDA (Disease-Related ENzyme information DAtabase) und KENDA (Kinetic ENzyme DAta). Als Grundlage für die Text-Mining Methoden dient die Literaturdatenbank PubMed. Um die für BRENDA relevanten Informationen zu erhalten, werden alle Titel und Kurzbeschreibungen der wissenschaftlichen Artikel in PubMed nach bestimmten Textbausteinen und Begriffen durchsucht, gespeichert und für BRENDA aufbereitet.[3][5][6]

Zugang zu BRENDA:

Die Datenbank BRENDA bietet verschiedene Möglichkeiten, um schnell und komfortabel auf Daten und Informationen zuzugreifen:

WEB-Browser-basiert:

  • BRENDA Pathway Maps
  • verschiedene Suchmasken (u. a. „Quick Search“ und „Advanced Search“)
  • EC-Tree Browser
  • TaxTree Browser
  • Substructure Search (Suche nach chemischen Verbindungen, die u. a. als Substrate, Produkte, Cofaktoren und Inhibitoren fungieren)
  • Namensbasierte Suche nach Enzymen oder chemischen Verbindungen, welche mit Enzymen interagieren – z. B. als Substrate, Cofaktoren oder Inhibitoren enzymkatalysierter Reaktionen[7]

Andere:

  • SOAP-API
  • SBML-Download
  • BRENDA download (Text-Datei oder JSON-Format)

Verfügbarkeit

Die Benutzung der BRENDA ist kostenlos. BRENDA unterliegt den Bedingungen der Creative-Commons-Lizenz (CC BY 4.0).

Weitere Datenbanken

Neben BRENDA existieren Datenbanken, die einen etwas anderen Fokus auf Enzyme haben, z. B. metabolische Funktion oder Enzymstruktur. BRENDA bietet Links zu diesen Datenbanken. Einige dieser Datenbanken sind hier angegeben:

Einzelnachweise

  1. ↑ A. Chang, L. Jeske, S. Ulbrich, J. Hofmann, K. Koblitz, I. Schomburg, M. Neumann-Schaal, D. Jahn, D. Schomburg: BRENDA, the ELIXIR core data resource in 2021: new developments and updates. In: Nucleic Acids Res. 49 (Database issue), 2021, S. D498-D508
  2. ↑ I. Schomburg, L. Jeske, M. Ulbrich, S. Placzek, A. Chang, D. Jahn, D. Schomburg: The BRENDA enzyme information system–From a database to an expert system. In: J Biotechnol. 261, 2017, S. 194–206
  3. ↑ a b A. Chang, M. Scheer, A. Grote, I. Schomburg, D. Schomburg: BRENDA, AMENDA and FRENDA the enzyme information system: new content and tools in 2009. In: Nucleic Acids Res. 37 (Database issue), 2009, S. D588-D592
  4. ↑ M. Gremse, A. Chang, I. Schomburg, A. Grote, M. Scheer, C. Ebeling, D. Schomburg: The BRENDA Tissue Ontology (BTO): the first all-integrating ontology of all organisms for enzyme sources. In: Nucleic Acids Res. 39 (Database issue), 2011, S. D507–D513
  5. ↑ I. Schomburg, A. Chang, S. Placzek, C. Söhngen, M. Rother, M. Lang, C. Munaretto, S. Ulas, M. Stelzer, A. Grote, M. Scheer, D. Schomburg: BRENDA in 2013: integrated reactions, kinetic data, enzyme function data, improved disease classification: new options and contents in BRENDA. In: Nucleic Acids Res. 41 (Database issue), S. D764-D772
  6. ↑ J. Barthelmes, C. Ebeling, A. Chang, I. Schomburg, D. Schomburg: BRENDA, AMENDA and FRENDA: the enzyme information system in 2007. In: Nucleic Acids Res. 35 (Database issue), S. D511-D514
  7. ↑ M. Scheer, A. Grote, A. Chang, I. Schomburg, C. Munaretto, M. Rother, C. Söhngen, M. Stelzer, J. Thiele, D. Schomburg: BRENDA, the enzyme information system in 2011. In: Nucleic Acids Res. 39 (Database issue), S. D670-D676

Literatur

  • D. Schomburg, I. Schomburg, A. Chang: Springer Handbook of Enzymes. 2. Auflage. Springer, Heidelberg 2006.
  • I. Schomburg, D. Schomburg: BRENDA: From a database to a centre of excellence. In: Systembiologie.de. Band 10, 2016, S. 18–21 (PDF).
  • I. Schomburg, A. Chang, D. Schomburg: BRENDA, enzyme data and metabolic information. In: Nucleic Acids Res. Band 30, 2002, S. 47–49, doi:10.1093/nar/30.1.47.
  • P. Pharkya, E. V. Nikolaev, C. D. Maranas: Review of the BRENDA Database. In: Metab Eng. Band 5, Nr. 2, 2003, S. 71–73, doi:10.1016/S1096-7176(03)00008-9.
  • I. Schomburg, O. Hofmann, C. Bänsch, A. Chang, D. Schomburg: Enzyme data and metabolic information: BRENDA, a resource for research in biology, biochemistry, and medicine. In: Gene Funct Dis. Band 3-4, 2000, S. 109–118.
  • A. Chang, I. Schomburg, S.Placzek, L. Jeske, M. Ulbrich, M. Xiao, C.W. Sensen, D. Schomburg: BRENDA in 2015: exciting developments in its 25th year of existence. In: Nucleic Acids Res. Band 43, Nr. 1, 2015, S. D439–D446, doi:10.1093/nar/gku1068.

Weblinks