海洋生物及其代谢产物管理系统的设计与实现*

胡谷平，孙 丽，陈省平，袁 洁，蓝秀健，吴珏珩，佘志刚，林永成

(1.中山大学海洋微生物功能分子广东高校重点实验室，广东 广州 510275；2.中山大学化学与化学工程学院，广东 广州 510275；3.中山大学中山医学院，广东 广州 510089)

海洋占地表面积的71%，是一个巨大的资源宝库。海洋环境中包括了高盐、高压、低温、低营养、无光照等极端生存环境。因此海洋生物大多具有一些特殊的结构和功能，以维持其生命活动。同时，海洋生物的多样性、复杂性和特殊性使源于其中的代谢产物也具有多样性、复杂性和特殊性。近年来，随着科学技术的发展，人们不仅发现了一系列新的海洋生物物种，更重要的是从海洋生物代谢产物中分离得到了大量的新结构化合物，为寻找新的药用活性物质提供了丰富的源泉[1]。据我们统计，近20年来从海洋中发现的新结构的化合超过10 000个，并且呈几何级数的趋势增长。这些产物大多有重要的生物活性，尤其表现在抗癌活性、抗真菌活性、对心血管作用的活性上[2-3]。而这些新结构的化合物的发现，也成为了世界药物开发的热点[4]。

面对如此海量的海洋生物和代谢产物，如何更好的交流和共享是一个迫切需要解决的问题[5]。海洋生物及其代谢产物数据库(Marine Organism Metabolite Data Center，简称MOMDC)就是基于这个目的建立的网络信息平台。该平台通过收集海洋生物及其代谢产物的信息，建立一个包括海洋生物、代谢产物、生物学活性三方面的网络数据库，实现信息共享，为海洋生物及其代谢产物的研究和新药的开发提供信息支持[6]。

2 MOMDC数据库的设计

2.1 数据来源

MOMDC收集了近30年来世界范围发现的新的海洋生物及其代谢产物的信息，到目前为止，已收录的海洋生物信息为5 283条，代谢产物信息为9 608条，同时从海洋生物信息和代谢产物信息中分析整理出生物活性信息共4 060条。这些信息来自110种学术期刊，笔者对这些期刊出现的频率进行了统计，表1列出了各信息中排名前10的杂志。

表1 MOMDC 中引用期刊情况(引用超过10条)

从上表中可以看出，MOMDC囊括了化学、生物和药学三方面的信息，保证了数据的全面性；同时以各学科的权威期刊作为信息的数据来源，保证了数据的可靠性。

2.2 数据库的结构

MOMDC的数据分别来自海洋生物和海洋生物代谢产物两个方面，但考虑到这两个方面的研究工作主要是为新药研发做准备，因此我们将生物活性信息，单独提取出来成为一个独立组成部分[7]。表2-4，是MOMDC设置的3个主表，分别记录海洋生物信息、海洋生物代谢产物信息和相关的生物学活性信息。

表2 海洋生物信息主表(MO-info)

表4 生物学活性信息表(MOMphainfo)

MOMDC是一个典型的多学科交叉数据库，海洋生物信息表中的代谢产物数据域，可以关联到海洋生物代谢产物信息表，同时海洋生物代谢产物信息表中的代谢产物来源数据域也可以关联到海洋生物信息表。生物学活性信息表中也包含了具有这些生物学活性的海洋生物和代谢产物，三信息主表的关系如图1所示。通过这3个主表的交叉检索，构成一个完整的数据关联体系，有效地整合三方面的信息资源。

2.3 数据库的管理系统和网络搜索平台

MOMDC采用三层架构设计(3-tier application)。即工作站表示层接口，事务逻辑层和数据库及其相关程序设计层[8]。三层架构可以更好的支持分布式计算环境。逻辑层的应用程序可以在多个机器上运行，充分利用网络的计算功能。此外，三层架构的最大优点是其安全性。用户端只能通过逻辑层来访问数据层，减少了入口点，屏蔽了多数危险的系统功能[9]。

图1 MOMDC中三主表关系图

MOMDC的数据库管理系统使用的是Microsoft SQL Server 2003，网络服务器采用Win2003 Server+IIS6.0架构，网络界面和后台搜索程序采用ASP.NET 2.0技术构建，脚本语言使用Java Script，保证了程序的兼容性。同时，MOMDC还会设立一个网上学术交流论坛，为相关研究工作者提供一个学术交流的平台，并且可以通过网上的讨论为MOMDC的发展提供好的意见和建议[10]。由此便搭建出图2所示的数据库总体运行图。

图2 网站的运行模式图

MOMDC依托中山大学海洋微生物功能分子广东高校重点实验室建立，考虑到今后与教学资源的可能融合，数据库管理系统和网络搜索平台都采用了Microsoft的架构体系。这样既可方便学生学习相关知识，并直接参与到数据库和网站的建设中来，同时也有利于培养兼备生物学、药学、化学专业背景，又具有计算机数据库、网络管理维护知识的复合型人才。

3 总 结

进入21世纪以来，互联网的大规模普及和发展，改变了依靠纸质期刊的传统科学交流模式。MOMDC正是一个建立在互联网上的信息交换平台，它具有以下3个特点：①综合性数据库。MOMDC中包含了海洋生物的生物学信息、代谢产物的化学信息和生物学活性信息，实现关联交互检索，为来自生物学、化学、药学的学者提供了一个信息交换平台。②信息新颖全面，近20年来，海洋中发现的新化合物一直是新药开发的重点。MOMDC收录的信息就是关于这些新化合物和产生它们的海洋生物。这些信息的汇集，形成了一个海洋生物及其代谢产物的信息交流平台，为进一步开发利用这些资源提供了方便。③事实型数据库[11]。对于每一个代谢产物和海洋生物，MOMDC都收录了较为全面的信息，使用者在大多数的情况下不需要查找原始文献，就可以得到足够的信息。

海洋生物及其代谢产物是开发海洋药物的重要来源。MOMDC的建立为药物研发和相关领域的研究人员提供了信息支持和交流平台。我们进一步完善和扩张数据库，为研究者提供便利。

参考文献：

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