基因本体论

一、什么是生物学功能

根据Paul D. Thomas的说法，现在关于什么是生物学功能的讨论主要有两种："causal role function"和"selected effect function"。

1、causal role function

此观点首先由Cummins[1]提出，其核心是描述包含在整体中的部分（部件）如何参与并贡献整体的能力。比如“心脏的功能是泵血”，其含义就是心脏作为循环系统的一部分，其功能是参与并帮助循环系统运输营养和物质交换。该观点的主要难点是如何系统地界定部件所在的整体。

2、selected effect function

该观点由Wright[2]提出，核心是一个实体的功能应该是回答这个实体存在的原因。其他人进一步解释为：在进化过程中，实体的哪部分影响是被选择的。这个观点的好处就是考虑了进化论，同时将实体的功能约束到受选择的部分，避免了主观上的定义。
两种观点的核心差异是它们尝试回答的问题：causal role function试图回答“运行”：一个实体如何贡献包含它的整体的能力；selected effect function试图回答的是“起源”：为什么这个实体会在那存在。从这里可以看出目前绝大多数生物学家接受的观点是causal role function。

经过分子生物学家改进的观点是：对于指定目的的特定的协调的活动(specific, coordinated activities that have the appearance of having been designed for a purpose)。所以生物学家都支持“biological program”这种说法，当这个程序执行时就产生功能，也就是说产生了特定的从进化上选择的影响。（个人感觉就是糅合了上面的两种观点）。一个小的低层次的生物学程序也可以融合到层次高的程序。如在低层次上，一个蛋白：由基因转录成RNA，然后翻译成具有特定结构的蛋白，该蛋白和其他蛋白互作行使功能；在高层次上，该蛋白形成的复合物能够调控其他物质的活动。

二、基因本体论

上一篇文章简要地介绍了本体论，基因本体论就是以结构化的方式用核心实体来表示生物学功能。这些实体主要分三个方面：Molecular Function(MF)，Biological Process(BP)和Cellular Component(CC)。
MP定义了分子层面的过程或活动，
CC定义了该过程发生的特定区域，
BP定义了该过程更广范围的生物学过程。
这三个方面的关系可以用一个例子来说明：某个基因编码了一个蛋白，该蛋白在细胞的特定区域（CC）的分子层面执行某个功能（MP），而这个功能又是某个更大的生物过程的一部分（BP）。

GO 的结构

三、GO注释文件的主要内容

GO注释就是将一个基因产物或ncRNA与GO term相关联，同时提供这些注释的支撑信息。GO的注释信息储存格式有GAF(Gene Associatin File)和GPAD(Gene Product Association Data)两种，两种文件内容相同，只是信息表示方式不同。
注释文件的主要内容有：

Annotation Object（注释对象）：某个基因、蛋白、非编码RNA或大分子复合体以及其他基因产物；
GO Term, Annotation Extension and Qualifier（限定词）：这三个条目主要是对注释对象的功能进行说明。GO term包含MP，BP和CC，qualifier包含三个限定词：contributes_to, colocalizes_with和NOT，这不是必须的，但如果有能改变注释的意义；
Evidence Code and Reference Field：主要是注明支撑信息来源。主要包含实验支持信息或非实验支持信息。

需要说明的是基因本体论中的功能描述是关于现有生物学知识的“快照”，所以GO注释也只是关于基因功能的不完整的说明。

参考文献

[1]、Cummins R (1975) Functional analysis.
[2]、Wright L (1973) Functions.
[3]、The Gene Ontology Handbook