MarineDB (Marine Database) — 해양 천연물(Marine Natural Product) 정보, 기능, 질병 관계
머신러닝 기반 화합물–표적 상호작용 예측을 통해 해양 천연물과 질병의 관계를 밝혀냅니다.
MarineDB 소개
해양 천연물(Marine Natural Product)은 구조적 다양성이 높고 독특한 약리·생물학적 활성을 지닌 화합물입니다. 최근 들어 신약 개발 분야에서 다시 주목받고 있으며, 연구 커뮤니티를 지원하기 위해 본 연구진은 해양 천연물·표적·질병 정보를 담은 무료 공개 데이터베이스를 개발하였습니다. 현재 버전에는 1,339 개의 해양생물, 50,536 개의 화합물, 7,271 개의 표적, 1,688 개의 질병이 포함되어 있습니다. 머신러닝 모델로 예측한 대규모 화합물–표적 상호작용 데이터를 활용하여, 사용자는 해양 천연물·화합물·표적·질병 사이를 자유롭게 양방향으로 탐색할 수 있습니다.
본 데이터베이스는 큐레이션된 해양 천연물 데이터를 기반으로, ECBS(Evolutionary Chemical Binding Similarity, 진화적 화학결합 유사도) 모델로 예측한 화합물–표적 상호작용, ChEMBL에서 InChIKey(IUPAC International Chemical Identifier Key)로 연결한 실측 활성 데이터, 그리고 Open Targets의 표적–질병 연관성 점수를 통합합니다. 이를 통해 사용자는 ECBS 점수 기반의 화합물–표적 검색, UniProt(Universal Protein Resource) 기반의 표적 정보 확인, 그리고 Open Targets 기반의 표적–질병 정보까지 일관되게 탐색할 수 있습니다.
해양 천연물 – 화합물 상호작용
해양 천연물은 다양한 화학적·기능적 다양성을 진화시켜 왔으며, 이러한 구조적 복잡성 덕분에 효과적인 치료제로 활용될 수 있습니다. MarineDB는 해양 생물과 그 생물에서 보고된 화합물을 문헌 인용과 함께 연결합니다. 각 화합물은 InChIKey(IUPAC International Chemical Identifier Key)로 ChEMBL의 화합물과 연결되어, 그 화합물의 실측 활성 데이터를 함께 보여 줍니다. 해양 생물에는 계통 정보(종/속/과명, 분류 ID(Identifier), 분류 단계)가 함께 표시되며, 사용자는 특정 해양 생물과 그에 연관된 화합물·표적·질병을 검색할 수 있습니다. 해양 천연물–화합물 상호작용을 선택하면 화합물 ID(Identifier), 분자식, 분자량, SMILES(Simplified Molecular Input Line Entry System), InChIKey 등 상세 정보가 표시됩니다.
화합물 – 표적 상호작용
화합물–표적 상호작용(Chemical–Target Interaction)은 신약 개발에서 매우 중요합니다. 화합물–표적 결합을 실험적으로 확인하는 방법은 정확하지만 비용과 시간이 많이 듭니다. 이를 보완하기 위해 MarineDB는 ECBS(Evolutionary Chemical Binding Similarity, 진화적 화학결합 유사도) 점수에 기반한 화합물–표적 상호작용 모듈을 제공합니다. 결과 페이지에서는 해당 화합물에 대한 UniProt(Universal Protein Resource) ID, 표적명, 표적 도메인 정보를 확인할 수 있으며, 표적을 기준으로 결합하는 화합물을 역방향으로 검색할 수도 있습니다.
표적 – 질병 상호작용
표적–질병 상호작용(Target–Disease Interaction)은 신약 개발 초기 단계에서 매우 중요하며, 정밀 의료 및 개인 맞춤 의료의 가능성을 크게 높여 줍니다. 다양한 데이터베이스에서 새로운 데이터가 지속적으로 공개되면서 표적과 질병 사이의 포괄적 관계를 이해할 좋은 기회가 마련되었습니다. MarineDB에서는 Open Targets의 종합 점수(이미 알려진 약물 정보 및 영향을 받는 경로 정보로 산출)를 사용하여 직접적인 표적–질병 연관성을 도출합니다.
엔드투엔드: 해양 천연물 → 질병
해양 천연물 → 화합물 → 표적 → 질병 단계를 연결함으로써, MarineDB는 임의의 해양생물과 임의의 질병 사이의 엔드투엔드 연관 점수를 계산합니다. 사용자는 해양생물 또는 질병 어느 쪽에서든 탐색을 시작할 수 있으며, 실시간 필터·커서 페이지네이션 테이블·2D/3D(2차원/3차원)·DiffDock(확산 모델 기반 도킹) 구조 시각화를 통해 전체 경로를 따라가 볼 수 있습니다.