Food Chemistry｜AODB：抗氧化剂的综合数据库
Food Chemistry｜AODB：抗氧化剂的综合数据库
《Food Chemistry》期刊上发表了一篇关于抗氧化剂综合数据库（AODB）的研究论文，该研究由华南理工大学王领副教授团队完成。研究团队开发了一个全面的抗氧化剂数据库，涵盖小分子、多肽和蛋白质等主流类型的抗氧化剂，旨在促进抗氧化剂的研究和开发。
成果介绍
1. 摘要
抗氧化剂广泛应用于食品、医药、保健品和化妆品等领域。鉴于抗氧化剂在促进和维持人体健康方面的重要作用，大量的抗氧化剂已被报道。一些抗氧化剂相关的数据库已被开发；但是，现有数据库中存储的抗氧化剂及相关信息的标注并不完整，需要更高效的检索方法。因此作者旨在建立一个人工整理的抗氧化剂综合数据库（AODB）。目前，它存储了56666个抗氧化活性测试的小分子、1480个抗氧化肽和998个抗氧化蛋白，包括它们的结构、名称、抗氧化分析记录、可计算的物理化学和ADMET性质以及来源。AODB支持文本搜素和挖掘，2D和3D化学结构搜索，以及基于blast的蛋白质序列搜索，使用户能够快速轻松地检索抗氧化剂数据。AODB作为一站式抗氧化剂数据库，可以促进抗氧化剂的开发和潜在应用。数据库地址：https://aodb.idruglab.cn/
2. 方法
2.1.数据收集与处理
首先，检索PubChemBioAssay和ChEMBL Assay数据库，使用关键词“antioxidant”提取抗氧化分析。通过人工筛选和验证对搜索结果进行进一步处理，确保捕获到与小分子抗氧化剂相关的信息。基于这些确认的抗氧化分析，收集与小分子抗氧化剂相关的信息，如化学结构、抗氧化测定方法、测定结果、测定靶点和参考文献。利用RDKit软件生成的SVG矢量图格式（htt ps://www.rdkit.org），将每种化合物的二维化学结构嵌入到网站中。使用RDKit生成每种化合物的三维化学结构，然后使用3Dmol.js将其集成到网站中。
其次，检索了DFBP数据库、BIOPEP-UWM数据库和MBPDB，以获取抗氧化肽和相关数据。此外，还使用关键词“antioxidant peptide”、“antioxidation peptide”和“antioxidative peptide”进行了PubMed检索，探索在上述数据库中可能未被识别的抗氧化肽的文献。经过人工检查和审查，最终获得了334篇已发表的与抗氧化肽相关的研究。这些抗氧化肽的综合信息，包括肽的序列、来源和抗氧化活性，被人工挖掘出来。每个抗氧化肽的二维和三维结构以与化合物相似的方式显示。
然后通过搜索uniprokb /Swiss-Prot （release 2022_03）数据库，以关键词“antioxidant”收集抗氧化蛋白及其相关数据。在数据处理中，在标准氨基酸字母表之外包含非标准字母（即“B”、“X’或“z”）的序列因其含义不明确而被删除。最后，通过进一步的人工检查和验证，获得实验确认的抗氧化蛋白及其相关信息。蛋白质的3D结构（mmCIF文件）从AIphaFold DB 获得，并通过Mol*Viewer整合到网页中。
2.2.计算出的性质和聚类
计算了各抗氧化剂的小分子、肽和蛋白质的一系列性质，并将其储存在AODB中。具体来说，使用RDKit和Discovery Studio软件包分别计算每个小分子的11种理化性质和11种ADMET药代动力学；在线工具NovoPro（https://www.novopro.cn/tools/rev_comp.Html）用于确定每个肽的结构和理化性质。使用ProtParam（http://www.expasy.org/tools/protparam.html）计算每个蛋白的11个理化性质。
为方便用户使用，作者根据分子分析方法中描述的相似度对分子进行分类，并利用Discovery Studio软件包对基于ECFP_4指纹图谱的各类分子进行分类聚类。
2.3.搜索工具
在AODB中编码了文本挖掘、化学结构搜索和蛋白质序列搜索三种数据检索方法，方便用户快速获取所需的抗氧化剂及其相关数据。采用RDKit软件对ECFP_4指纹进行小分子搜索，采用二维相似度计算方法，用谷本系数量化两分子之间的相似度评分。LS-align编码在AODB中进行三维相似性搜索，使用独立于配体大小的统计显著评分函数来评估配体相似性。此外，还使用BLAST算法搜索蛋白质序列相似性。
2.4.数据库和web接口实现
AODB作关系数据库在SQLite中实现。web界面是使用超文本标记语言（HTML），Java - Script, Flask和Nginx构建的。前端页面使用名为Mazer的模板构建，而Bootstrap Table则用于呈现用户友好的数据库界面。
全文亮点
- 开发了AODB综合数据库，一站式检索抗氧化剂数据。
- AODB储存了56666个抗氧化活性小分子、1480个抗氧化肽和998个抗氧化蛋白,以及它们的相关信息。
- AODB为用户提供基于文本、结构和顺序的搜索功能。
图文赏析
图1 AODB建设过程示意图
图2 AODB数据统计（A）抗氧化化合物测定法的分类（B）前10种抗氧化试验方法（C）抗氧化肽序列长度分布（D）抗氧化肽氨基酸组成（E）抗氧化蛋白长度分析（F）抗氧化蛋白序列长度分布
表1 AODB与其他抗氧化剂相关数据库的详细比较
结论
AODB是一个综合性的数据库，收集和注释了各种类型的抗氧化剂的信息，包括小分子、肽和蛋白质。与现有数据库相比，AODB中存储的抗氧化信息更全面、更有针对性。此外，AODB中的多种搜索工具可以帮助用户快速检索感兴趣的抗氧化剂信息。期望AODB可以作为抗氧化剂研究和开发的有力工具，并为制药家，生物学家和食品科学家推进抗氧化剂领域。
参考文献
Deng W, Chen Y, Sun X, et al. AODB: A comprehensive database for antioxidants including small molecules, peptides and proteins[J]. Food Chemistry, 2023, 418: 135992.