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hmdb-database

hmdb-database

github.com/jackspace数据与数据库1636 次安装12 周前更新
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关于 hmdb-database

hmdb-database 是用于检索和解读 HMDB 人体代谢物数据的研究技能,涵盖网页搜索、谱图及生物和临床背景,也介绍可下载数据集;HMDB 不提供公共 REST API。

主要功能

  1. 01按名称、标识符、疾病或通路搜索
  2. 02按结构或分子量查找化合物
  3. 03匹配 LC-MS、GC-MS 和 NMR 谱图
  4. 04查看化学、生物和临床数据
  5. 05下载多种格式的数据集

适用场景

  1. 01根据实验谱图识别代谢物
  2. 02调查疾病相关的生物标志物候选物
  3. 03追踪代谢物的通路和反应
  4. 04利用 HMDB 下载数据构建本地分析

安装

复制下面的命令,在终端中运行。

$npx skills add https://github.com/jackspace/claudeskillz --skill hmdb-database

安装后在 Claude Code 中输入/hmdb-database确认已加载。

附带文件SKILL.json

详细介绍

HMDB 数据库

概述

人类代谢组数据库(HMDB)是一项全面且免费开放的资源,包含人体内小分子代谢物的详细信息。

何时使用此技能

在进行代谢组学研究、临床化学、生物标志物发现或代谢物鉴定任务时,应使用此技能。

数据库内容

HMDB 5.0 版(截至 2025 年的当前版本)包含:

  • 220,945 条代谢物记录,涵盖水溶性和脂溶性化合物
  • 8,610 条蛋白质序列,涉及参与代谢的酶和转运蛋白
  • 每种代谢物含 130 多个数据字段,包括:
    • 化学性质(结构、分子式、分子量、InChI、SMILES)
    • 临床数据(生物标志物关联、疾病、正常/异常浓度)
    • 生物学信息(通路、反应、位置)
    • 光谱数据(NMR、MS、MS-MS 光谱)
    • 外部数据库链接(KEGG、PubChem、MetaCyc、ChEBI、PDB、UniProt、GenBank)

核心功能

1. 基于 Web 的代谢物搜索

通过 https://www.hmdb.ca/ 的 Web 界面访问 HMDB,可进行以下搜索:

文本搜索:

  • 按代谢物名称、同义词或标识符(HMDB ID)搜索
  • HMDB ID 示例:HMDB0000001、HMDB0001234
  • 按疾病关联或参与的通路搜索
  • 按生物样本类型查询(尿液、血清、CSF、唾液、粪便、汗液)

基于结构的搜索:

  • 使用 ChemQuery 进行结构和子结构搜索
  • 按分子量或分子量范围搜索
  • 使用 SMILES 或 InChI 字符串查找化合物

光谱搜索:

  • LC-MS 光谱匹配
  • GC-MS 光谱匹配
  • 用于代谢物鉴定的 NMR 光谱搜索

高级搜索:

  • 组合多个条件(名称、属性、浓度范围)
  • 按生物学位置或样本类型筛选
  • 按蛋白质/酶关联搜索
2. 获取代谢物信息

检索代谢物数据时,HMDB 提供:

化学信息:

  • 系统名称、常用名称和同义词
  • 化学式和分子量
  • 结构表示形式(2D/3D、SMILES、InChI、MOL 文件)
  • 化学分类和类别

生物学背景:

  • 代谢通路和反应
  • 相关酶和转运蛋白
  • 亚细胞位置
  • 生物学角色和功能

临床相关性:

  • 生物体液中的正常浓度范围
  • 与疾病相关的生物标志物
  • 临床意义
  • 适用时提供毒性信息

分析数据:

  • 实验和预测的 NMR 光谱
  • MS 和 MS-MS 光谱
  • 保留时间和色谱数据
  • 用于鉴定的参考峰
3. 可下载数据集

HMDB 在 https://www.hmdb.ca/downloads 提供多种格式的批量数据下载:

可用格式:

  • XML:完整的代谢物、蛋白质和光谱数据
  • SDF:用于化学信息学的代谢物结构文件
  • FASTA:蛋白质和基因序列
  • TXT:原始光谱峰列表
  • CSV/TSV:表格数据导出文件

数据集类别:

  • 所有代谢物,或按样本类型筛选的代谢物
  • 蛋白质/酶序列
  • 实验和预测光谱(NMR、GC-MS、MS-MS)
  • 通路信息

最佳实践:

  • 如需包含所有字段的完整数据,请下载 XML 格式
  • 结构分析和化学信息学工作流请使用 SDF 格式
  • 将 CSV/TSV 格式解析后用于数据分析管道集成
  • 检查版本日期以确保数据为最新版本(当前版本:v5.0,2023-07-01)

使用要求:

  • 学术和非商业研究可免费使用
  • 商业用途需要获得明确许可(联系 [email protected])
  • 使用数据时请引用 HMDB 相关出版物
4. 程序化 API 访问

API 可用性: HMDB 不提供公共 REST API。程序化访问需联系开发团队:

其他程序化访问方式:

  • R/Bioconductor:使用 hmdbQuery 包进行基于 R 的查询
    • 安装:BiocManager::install("hmdbQuery")
    • 提供基于 HTTP 的查询函数
  • 已下载的数据集:在本地解析 XML 或 CSV 文件,以进行程序化分析
  • 网页抓取:不建议采用;请联系团队获取适当的 API 访问方式
5. 常见研究工作流

非靶向代谢组学中的代谢物鉴定:

  1. 获取样本的实验 MS 或 NMR 光谱
  2. 使用 HMDB 光谱搜索工具与参考光谱进行匹配
  3. 通过检查分子量、保留时间和 MS-MS 碎片信息来验证候选物
  4. 检查其生物学合理性(是否预期存在于该标本类型中、是否属于已知通路)

生物标志物发现:

  1. 在 HMDB 中搜索与关注疾病相关的代谢物
  2. 查看正常状态与疾病状态下的浓度范围
  3. 找出差异丰度显著的代谢物
  4. 检查通路背景和生物学机制
  5. 通过 PubMed 链接与文献交叉参考

通路分析:

  1. 从实验数据中找出关注的代谢物
  2. 查询每种代谢物对应的 HMDB 条目
  3. 提取通路关联和酶促反应
  4. 使用关联的 SMPDB(Small Molecule Pathway Database)查看通路图
  5. 确定通路富集情况,以进行生物学解释

数据库集成:

  1. 以 XML 或 CSV 格式下载 HMDB 数据
  2. 解析并提取相关字段,以供本地数据库使用
  3. 关联外部 ID(KEGG、PubChem、ChEBI),以进行跨数据库查询
  4. 构建集成本地 HMDB 参考数据的工具或数据管道

相关 HMDB 资源

HMDB 生态系统还包括相关数据库:

  • DrugBank:约 2,832 种药物化合物及其药学信息
  • T3DB (Toxin and Toxin Target Database):约 3,670 种有毒化合物
  • SMPDB (Small Molecule Pathway Database):通路图和通路地图
  • FooDB:约 70,000 种食品成分化合物

这些数据库的结构和标识符相似,因此可以跨人类代谢组、药物、毒素和食品数据库进行集成查询。

最佳实践

数据质量:

  • 使用多种证据类型(光谱、结构、属性)验证代谢物鉴定结果
  • 检查实验数据与预测数据的质量指标
  • 查看生物标志物关联的引用文献和证据

版本追踪:

  • 记录研究中使用的 HMDB 版本(当前版本:v5.0)
  • 数据库会定期更新,添加新条目并修正现有内容
  • 发布研究成果时,重新查询以获取更新,确保信息为最新

引用:

  • 使用 HMDB 数据库的出版物中务必引用 HMDB
  • 讨论代谢物时注明具体的 HMDB ID
  • 对已下载的数据集注明数据来源

性能:

  • 大规模分析时,下载完整数据集,而非重复进行网页查询
  • 使用合适的文件格式(全面数据使用 XML,表格分析使用 CSV)
  • 可考虑在本地缓存常用的代谢物信息

参考文档

详细的数据字段及其含义请参阅 references/hmdb_data_fields.md。

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