抗性基因数据库CARD介绍

随着抗生素药物的发现及使用，越来越多的耐药菌株由此产生。而耐药菌株的发展则会增加疾病治疗的难度和成本，因此耐药微生物的研究则显得尤为重要。目前，通过对耐药基因的鉴定挖掘能够一定程度上帮助我们揭开耐药机制，为疾病的治疗、药物研发提供参考。ARDB是最先整合了各种微生物中抗药基因的数据库，但它从2009年开始就不再更新。而CARD(the Comprehensive Antibiotic Research Database)数据库包含了ARDB数据库中所有抗性信息，并搭建了一个基于志愿者贡献的数据共享平台，做到了实时更新保证了数据的有效性。目前，CARD数据库收集了超过1600个已知的抗生素抗性基因。

CARD数据库( http://arpcard.mcmaster.ca )核心是ARO(Antibiotic Resistance Ontology), ARO包含了与抗生素抗性基因，抗性机制，抗生素和靶相关的term，如图所示。2017年发表的文章中，更新了数据库的相关功能，其中也提到了其他本体论，如用于描述抗生素抗性基因预测模块和参数的MO，定义不同term之间关系类型的RO，以及描述CARD中物种和菌株的NCBITaxon。

在CARD数据库网站，点击Analyze选项可进入耐药基因预测界面。耐药基因预测分析可通过选择BLAST和RGI(Resistance Gene Identifier)两种模式来实现。BLAST是依赖NCBI中BLAST软件，将序列与CARD参考序列进行比对，获得相关的注释信息; RGI是CARD数据库团队开发的基于蛋白预测抗性基因序列的软件，即通过蛋白同源和蛋白变异来预测抗性基因序列。目前，RGI仅能够分析蛋白序列，如果有基因组序列或组装后的contigs提交上来，那么首先需要使用软件Prodigal来预测开放阅读框，然后RGI分析预测得到的蛋白序列。

图1

RGI接受多种格式的数据信息，包括： GenBank accession ，GI 号，fasta格式的序列信息等，见图2。在进行耐药基因预测时，提供了三种算法，即Perfect, Strict, and Loose。RGI一般默认Perfect, Strict。RGI结果可通过Resistance wheel可视化，见图3。图中内环表示抗性分类，外环代表抗生素抗性基因，例如抗性基因orf0_267表现氨基糖苷类（aminoglycoside）抗生素抗性。

图2

图3

所有的ARO，靶，序列等都能够被下载，下载地址为http://arpcard.mcmaster.ca/download。如图4所示，ARO以OBO格式存在，每个term都包含term id号，抗生素分类信息，抗生素描述信息等；序列数据以fasta格式存在，如图5。

图4 ARO