الاستفادة المثلى من البروتينات التركيبية: تحديد فصل بين التبعيات مبينا هيكليا و / أو بقايا المرتبطة وظيفيا

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحديد البقايا المتطورة معاً في محاذات البروتين التي تشير إلى وجود تبعيات بين المواضع أو ما يعرف بـ IPDs. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق تحميل المحاذاة في stick world، وهو أداة تحليلات مرئية تنشئ تمثيلاً تفاعلياً ثلاثي الأبعاد لمحاذاة البروتين وتعرض بوضوح البقايا ذات التباين المشترك في stick world. يتم تمثيل كل موضع في المحاذاة كعمود يتكون من مكدس من الكرات، حيث تمثل كل كرة واحداً من الأحماض الأمينية العشرين الممكنة في ذلك الموضع ضمن المحاذاة، وتكون أحجامها معتمدة على التكرار، ويتم لف الأعمدة التي تمثل كل موضع حول أسطوانة لتمثيل الـ IPDs.

تُرسم خطوط بين البقايا التي تتطور بشكل مشترك بمعدل أعلى أو أقل مما هو متوقع إذا كانت البقايا الموجودة في تلك المواقع تعتمد على بعضها البعض ضمن البرنامج. يتم ضبط البقية حتى يصبح عدد الحواف قابلاً للإدارة، ثم يتم تحديد الحواف ذات الأهمية. وفي النهاية، يُستخدم "عالم العصي" (stick world) لتحديد البقايا التي تتطور بشكل مشترك مع بعضها البعض.

لقد تم تحديد مثل هذه البقايا التغطوية المطلوبة وظيفياً في كينيز تهوية. وأحد الأسباب التي تجعل الناس يعانون مع هذه العملية هو حداثتها؛ فهي تكاد تكون شكلاً من أشكال الفن بقدر ما هي علم.

يعد العرض المرئي لـ Stick World أمرًا مهمًا لأنه أداة تحليل مرئي وتتطلب تفاعلاً من المستخدم. الإجراء: استخدم جهاز كمبيوتر يحتوي على معالج Intel i5 أو أفضل، مع ذاكرة وصول عشوائي (RAM) لا تقل عن 4 gigabytes، ويعمل بنظام التشغيل Mac OS 10 أو Linux OS، ومزود بمكتبات Python المدرجة في البروتوكول النصي. قم بتنزيل Stick World كأرشيف zip يحتوي على جميع سكربتات Python ذات الصلة.

قم أيضاً بتنزيل نص "FASTA two stick" البرمجي لتحويل محاذاة تسلسلات DNA والبروتين بتنسيق fasta القياسي إلى تنسيق stick world. استخرج الملفات المؤرشفة وضع مجلد stick world الناتج ونص "FASTA two stick" البرمجي على سطح المكتب. بعد ذلك، قم بإنشاء محاذاة لتسلسلات البروتين باستخدام أي برنامج محاذاة قياسي.

احفظ نتيجة المحاذاة على سطح المكتب. حدد التنسيق. افتح تطبيق الطرفية (terminal) على جهاز الكمبيوتر الذي يعمل بنظام Linux، وانتقل إلى سطح المكتب عن طريق كتابة CD tilda slash desktop ثم الضغط على مفتاح enter في الطرفية.

اكتب الأمر لجعل نص FASTA two stick البرمجي قابلاً للتنفيذ، ثم اكتب الأمر لتشغيل هذا النص. اتبع التعليمات التي تظهر على الشاشة والواردة في النص البرمجي لتحديد اسم ملف الإدخال واسم المخرجات المطلوب. احفظ ملف المخرجات على سطح المكتب.

انتقل إلى مجلد الملفات التنفيذية لبرنامج stick world باستخدام تطبيق الطرفية (terminal) على جهاز كمبيوتر Mac أو Linux، ثم قم بتشغيل stick world عن طريق كتابة Python -32 stick world demo PI في الطرفية. تحقق من ظهور لوحة تحميل بيانات stick world على الشاشة. بعد ذلك، قم بتحميل محاذاة تسلسلات البروتين المحولة بالضغط على زر load protein.

حدد الملف الذي تم إنشاؤه واضغط على فتح؛ سيقوم برنامج stick world بفتح عدة نوافذ جديدة، بما في ذلك stick world control و stick world open gl. اختر نافذة stick world open GL. ثم اختر reset view من قائمة open GL لعرض التصور الافتراضي لبرنامج stick world في عرض علوي عبر الأسطوانة، وهو ما يمثل البيانات في نوافذ open GL القابلة لتغيير الحجم.

تتوفر خيارات عرض متعددة في عالم العيدان (stick world). حدد المربعات الخاصة بتسميات الأعمدة وتسميات الكرات في لوحة تحكم عالم العيدان لعرض قيم الأعمدة والكرات. قم بإلغاء تحديد المربع الخاص بحواف الأعمدة في لوحة تحكم عالم العيدان لإخفاء خطوط حواف الأعمدة.

قم بتعيين سمك العمود على 0.1 في لوحة تحكم stick world لرسم خط رفيع عبر الأعمدة. ولتسهيل التنقل في العرض ثلاثي الأبعاد، اضغط على مفتاح return لقبول التغيير. أعد تعيين العرض في نافذة stick world open GL.

بعد ذلك، اضغط على زر ملء الشاشة لتكبير العرض والتنقل داخل البرنامج. قم بتدوير عرض عالم العصي ثلاثي الأبعاد (3D stick world) عن طريق الضغط باستمرار على زر الماوس الأيسر مع تحريك الماوس في أي اتجاه. قم بتكبير أو تصغير عرض عالم العصي ثلاثي الأبعاد (3D stick world) عن طريق الضغط باستمرار على زر الماوس الأيمن مع تحريك الماوس للأعلى أو للأسفل.

تصفح العرض من خلال التحريك والتكبير، حيث يتم توصيل البقايا التي تتطور بشكل مشترك وتتجاوز متطلبات العتبة لكل من p والبقايا عبر خطوط حواف. إذا كان هناك عدد كبير جداً أو قليل جداً من الحواف التي تربط البقايا، فقم بتغيير عتبة البقايا لإظهار عدد أقل أو أكثر من الحواف. قم بزيادة عتبة البقايا في لوحة التحكم بالعالم العصوي حتى لا تظهر أي خطوط حواف IPD، ثم قم بخفضها تدريجياً حتى تظهر العلاقات. استمر في زيادة البقايا حتى يتوفر عدد كافٍ من العلاقات لفحصها.

حدد العلاقات التي تشمل إما بقايا ذات أهمية معروفة أو بقايا متباعدة عن بعضها البعض ضمن المحاذاة باستخدام مفتاح Command والنقر بزر الفأرة الأيسر، ثم اختر أي حواف تهمك. ستوضح لوحة تحكم Stick world الأعمدة وتربط بقايا محددة. وتمثل الخطوط المتصلة ارتباطات إيجابية.

بينما تمثل الخطوط المتقطعة ارتباطات سلبية. اضغط على زر حواف المخرجات (output edges) في لوحة تحكم stick world لحفظ ملف بتنسيق نصي بسيط لجميع الحواف المرئية في الدليل المناسب، بما في ذلك البقايا المفصلية وقيمها المتبقية الفعلية. تظهر في المقدمة مجموعة كبيرة من الاعتمادات الموضعية البينية أو IPDs، بما في ذلك ارتباط ثلاثي العقد بين glycine في الموضع 1 32 و tyrosine في الموضع 1 35 و proline في الموضع 1 41.

هنا، تم إمالة العرض لوضع المستخدم أعلى الأسطوانة قليلاً، مما يكشف عن IPD بين الهيستامين في الموضع 1 36 والميثيونين في الموضع التاسع والعشرين، على بعد مئة وسبعة بقايا. وعلى العكس من ذلك، فإن الزخرفة المشتقة من A-P-A-M-H-M-M لنفس النطاق لا تكتشف هذه الاختلافات كزخارف متزامنة بشكل محدد، كما أنها تحدد المجموعات العامة وفق مخطط غير مدعوم بيولوجياً. عند تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر محاولة القيام به بطريقتين مختلفتين.

ابدأ بقيمة متبقية عالية ثم تدرج نحو الانخفاض، أو ابدأ بقيمة متبقية منخفضة ثم تدرج نحو الارتفاع، وبهذه الطريقة يمكنك استكشاف النطاق بطريقتين مختلفتين.