Genomic sequencing has made it clear that a large fraction of the genes specifying the core biological functions are shared by all eukaryotes. Knowledge of the biological role of such shared proteins in one organism can often be transferred to other organisms. The goal of the Gene Ontology Consortium is to produce a dynamic, controlled vocabulary that can be applied to all eukaryotes even as knowledge of gene and protein roles in cells is accumulating and changing. To this end, three independent ontologies accessible on the World-Wide Web ( http://www.geneontology.org ) are being constructed: biological process, molecular function and cellular component.

The Gene Ontology (GO) project (http://www. geneontology.org/) provides structured, controlled vocabularies and classifications that cover several domains of molecular and cellular biology and are freely available for community use in the annotation of genes, gene products and sequences. Many model organism databases and genome annotation groups use the GO and contribute their annotation sets to the GO resource. The GO database integrates the vocabularies and contributed annotations and provides full access to this information in several formats. Members of the GO Consortium continually work collectively, involving outside experts as needed, to expand and update the GO vocabularies. The GO Web resource also provides access to extensive documentation about the GO project and links to applications that use GO data for functional analyses.

The Human Phenotype Ontology (HPO) project, available at http://www.human-phenotype-ontology.org, provides a structured, comprehensive and well-defined set of 10,088 classes (terms) describing human phenotypic abnormalities and 13,326 subclass relations between the HPO classes. In addition we have developed logical definitions for 46% of all HPO classes using terms from ontologies for anatomy, cell types, function, embryology, pathology and other domains. This allows interoperability with several resources, especially those containing phenotype information on model organisms such as mouse and zebrafish. Here we describe the updated HPO database, which provides annotations of 7,278 human hereditary syndromes listed in OMIM, Orphanet and DECIPHER to classes of the HPO. Various meta-attributes such as frequency, references and negations are associated with each annotation. Several large-scale projects worldwide utilize the HPO for describing phenotype information in their datasets. We have therefore generated equivalence mappings to other phenotype vocabularies such as LDDB, Orphanet, MedDRA, UMLS and phenoDB, allowing integration of existing datasets and interoperability with multiple biomedical resources. We have created various ways to access the HPO database content using flat files, a MySQL database, and Web-based tools. All data and documentation on the HPO project can be found online.

Mouse knockout technology provides a powerful means of elucidating gene function in vivo, and a publicly available genome-wide collection of mouse knockouts would be significantly enabling for biomedical discovery. To date, published knockouts exist for only about 10% of mouse genes. Furthermore, many of these are limited in utility because they have not been made or phenotyped in standardized ways, and many are not freely available to researchers. It is time to harness new technologies and efficiencies of production to mount a high-throughput international effort to produce and phenotype knockouts for all mouse genes, and place these resources into the public domain.

The Mouse Genome Database, (MGD, http://www.informatics.jax.org /), integrates genetic, genomic and phenotypic information about the laboratory mouse, a primary animal model for studying human biology and disease. MGD data content includes comprehensive characterization of genes and their functions, standardized descriptions of mouse phenotypes, extensive integration of DNA and protein sequence data, normalized representation of genome and genome variant information including comparative data on mammalian genes. Data within MGD are obtained from diverse sources including manual curation of the biomedical literature, direct contributions from individual investigator's laboratories and major informatics resource centers such as Ensembl, UniProt and NCBI. MGD collaborates with the bioinformatics community on the development of data and semantic standards such as the Gene Ontology (GO) and the Mammalian Phenotype (MP) Ontology. MGD provides a data-mining platform that enables the development of translational research hypotheses based on comparative genotype, phenotype and functional analyses. Both web-based querying and computational access to data are provided. Recent improvements in MGD described here include the association of gene trap data with mouse genes and a new batch query capability for customized data access and retrieval.

The Mammalian Phenotype (MP) Ontology enables robust annotation of mammalian phenotypes in the context of mutations, quantitative trait loci and strains that are used as models of human biology and disease. The MP Ontology supports different levels and richness of phenotypic knowledge and flexible annotations to individual genotypes. It continues to develop dynamically via collaborative input from research groups, mutagenesis consortia, and biological domain experts. The MP Ontology is currently used by the Mouse Genome Database and Rat Genome Database to represent phenotypic data.

A forward genetic screen in fetal mice to identify genes involved in congenital heart disease (CHD) reveals that a large proportion of genes associated with CHD are related to cilia and cilia-transduced cell signalling, with potential implications for the human disease. The identification of genes causing congenital heart disease (CHD) has been challenging, in part because of the difficulty of distinguishing pathogenic mutations from random sequence genetic variability. Cecilia Lo and colleagues have therefore used a large-scale mouse forward genetic screen with chemical mutagenesis to recover mutations causing congenital heart disease. They identify 218 mouse models of the condition and, using whole-exome sequencing, 91 recessive mutations in 61 genes. A larger than expected proportion of these genes was found to be related to cilia and cilia-transduced cell signalling. Congenital heart disease (CHD) is the most prevalent birth defect, affecting nearly 1% of live births1; the incidence of CHD is up to tenfold higher in human fetuses2,3. A genetic contribution is strongly suggested by the association of CHD with chromosome abnormalities and high recurrence risk4. Here we report findings from a recessive forward genetic screen in fetal mice, showing that cilia and cilia-transduced cell signalling have important roles in the pathogenesis of CHD. The cilium is an evolutionarily conserved organelle projecting from the cell surface with essential roles in diverse cellular processes. Using echocardiography, we ultrasound scanned 87,355 chemically mutagenized C57BL/6J fetal mice and recovered 218 CHD mouse models. Whole-exome sequencing identified 91 recessive CHD mutations in 61 genes. This included 34 cilia-related genes, 16 genes involved in cilia-transduced cell signalling, and 10 genes regulating vesicular trafficking, a pathway important for ciliogenesis and cell signalling. Surprisingly, many CHD genes encoded interacting proteins, suggesting that an interactome protein network may provide a larger genomic context for CHD pathogenesis. These findings provide novel insights into the potential Mendelian genetic contribution to CHD in the fetal population, a segment of the human population not well studied. We note that the pathways identified show overlap with CHD candidate genes recovered in CHD patients5, suggesting that they may have relevance to the more complex genetics of CHD overall. These CHD mouse models and >8,000 incidental mutations have been sperm archived, creating a rich public resource for human disease modelling.

The Mouse Genome Database (MGD, http://www.informatics.jax.org) serves the international biomedical research community as the central resource for integrated genomic, genetic and biological data on the laboratory mouse. To facilitate use of mouse as a model in translational studies, MGD maintains a core of high-quality curated data and integrates experimentally and computationally generated data sets. MGD maintains a unified catalog of genes and genome features, including functional RNAs, QTL and phenotypic loci. MGD curates and provides functional and phenotype annotations for mouse genes using the Gene Ontology and Mammalian Phenotype Ontology. MGD integrates phenotype data and associates mouse genotypes to human diseases, providing critical mouse–human relationships and access to repositories holding mouse models. MGD is the authoritative source of nomenclature for genes, genome features, alleles and strains following guidelines of the International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice. A new addition to MGD, the Human–Mouse: Disease Connection, allows users to explore gene–phenotype–disease relationships between human and mouse. MGD has also updated search paradigms for phenotypic allele attributes, incorporated incidental mutation data, added a module for display and exploration of genes and microRNA interactions and adopted the JBrowse genome browser. MGD resources are freely available to the scientific community.