July 16th, 2017
ويرد بروتوكول للتحقيق على الانترنت من العلاقات تسلسل البروتين هيكل ديناميات باستخدام Bio3D على شبكة الإنترنت.
الهدف العام من Bio3D-web هو تمكين التحليل التفاعلي للتسلسل والهيكل والتنوع التأكيدي لعائلات البروتين. Bio3D-web هو تطبيق ويب جديد يمكن أن يساعدنا في فهم العلاقات بين التسلسل والهيكل والديناميكيات داخل عائلات البروتين الكبيرة. تتمثل الميزة الرئيسية ل Bio3D-web في أنه يوفر تحليلا تفاعليا وقابلا للتكرار للتسلسل والهيكل والديناميكيات عبر الإنترنت لا يتطلب معرفة برمجية مسبقة من جانب المستخدم.
لإدخال هيكل للتحليل ، احصل على معرف PDB لأدينيلات كيناز من خلال البحث في قاعدة بيانات البروتين. أدخل معرف PDB المكون من أربعة أحرف للأدينيلات كيناز أو الصق تسلسل بروتين في مربع النص الخاص ببنية الإدخال أو لوحة التسلسل. انقر فوق زر تحديد الضربة التالية الأزرق في اللوحة الأولى ، أو ببساطة قم بالتمرير لأسفل إلى اللوحة B لتحديد الضربة لمزيد من التحليل.
تأكد من تعيين الحد الإجمالي لشريط تمرير الهياكل المضمنة على القيمة القصوى لتضمين جميع الهياكل فوق القطع. قم بخفض قطع BitScore التضمين لتضمين المزيد من النتائج ذات الصلة أو زيادتها لاستبعادها. تأكد من أن النتائج المحددة تمثل الهياكل ذات الصلة من خلال فحص تفاصيل الجدول مثل اسم PDB والأنواع والروابط المقلدة.
انقر فوق علامة التبويب محاذاة لإجراء محاذاة تسلسل للبنى المحددة من علامة تبويب البحث. هناك ظهور محتمل لأخطاء المحاذاة ، خاصة عند تحليل البروتينات ذات الصلة البعيدة مثل عندما يكون تشابه التسلسل أقل من 30٪ تحقق دائما من محاذاة التسلسل وتصحيحها في علامة تبويب المحاذاة. راجع ملخص المحاذاة في ملخص المحاذاة في اللوحة A.
تأكد من محاذاة مناطق الاهتمام وعدم إخفاؤها بفجوات في هيكل واحد أو أكثر. انقر فوق زر التحليل التالي الأزرق لإجراء تحليل التجميع المستند إلى التسلسل للهياكل التي تم جمعها. ثم انقر فوق زر الحفظ الأزرق التالي لحساب الحفاظ على البقايا حسب العمود.
حدد مجموعات الهياكل المحاذاة لإنشاء قطعة أرض لحفظ البقايا في كل موضع محاذاة. قم بإجراء تراكب الهيكل عن طريق الدخول إلى علامة التبويب المناسبة. تأكد من تركيب هياكل البروتين على المناطق المقابلة وذات الصلة عن طريق الفحص البصري.
انقر فوق الماوس واسحبه فوق الهيكل لتدويره، ثم قم بالتمرير للتكبير/التصغير. اضبط تلوين الهياكل بالنقر فوق خيارات اللون. ثم انقر فوق زر التحليل التالي الأزرق لإجراء التجميع المستند إلى البنية لهياكل PDB المجمعة.
قم بتبديل خريطة التمثيل اللوني RMSD في القائمة المنسدلة لخيارات المؤامرة. انقر فوق الزر RMSF الأزرق لعرض تباين هيكل كل بقايا مع عناصر البنية الثانوية الرئيسية الموضحة في المناطق الهامشية للمحور X. قم بإجراء تحليل المكون الرئيسي عن طريق الدخول إلى علامة التبويب PCA.
لتصور المكونات الرئيسية، قم بتبديل خانة الاختيار show PC trajectory لتصور الحركات الموضحة بواسطة المكونات الرئيسية باستخدام أداة التصور داخل المستعرض. تأكد من اختيار المكون الرئيسي واحد من القائمة المنسدلة الأولى. لتصور الحركات الموضحة بواسطة المكونات الرئيسية الأخرى، أختر الكمبيوتر الشخصي المطلوب من القائمة المنسدلة اختيار المكون الرئيسي.
قم بعرض الهياكل الفردية على جهازي كمبيوتر محددين من خلال النقر على زر المؤامرة التالي الأزرق. تأكد من ضبط الكمبيوتر على المحور X على واحد والكمبيوتر الشخصي على المحور Y على اثنين. لعرض الهياكل على المكونات الرئيسية الأخرى ، اضبط ترقيم الكمبيوتر وفقا لذلك.
انقر فوق أي نقاط فردية في المؤامرة لتسمية الهياكل. بدلا من ذلك ، قم بتمييز واحد أو أكثر من الهياكل في الجدول تعليق توضيحي لمؤامرة PCA أسفل المؤامرة. احسب مساهمات المخلفات في المكونات الرئيسية الفردية بالنقر فوق الزر الأزرق التالي لمساهمات البقايا.
ارسم المساهمات للمكونات الرئيسية الإضافية عن طريق تضمين رقم الكمبيوتر الشخصي في مربع النص اختيار المكون الأساسي. انقر فوق علامة التبويب eNMA لبدء حساب الوضع العادي. اضبط عدد الهياكل عن طريق خفض أو زيادة القطع لإدراج الهيكل أو استبعاده.
انقر فوق مجموعة تشغيل NMA الخضراء لبدء حساب تحليل الوضع العادي. قم بالتمرير لأسفل إلى اللوحة الثانية من علامة التبويب eNMA ، والتي تسمى تصور الأوضاع العادية ، لتصور الأوضاع العادية. انقر فوق الزر الأزرق التالي للتقلبات لحساب تقلبات البقايا للهياكل المحددة لتحليل الوضع العادي للمجموعة.
قم بتبديل نظام المجموعة بواسطة RMSD لتلوين ملفات تعريف التذبذب بواسطة التجميع المستند إلى RMSD. قم بتبديل خانة الاختيار خطوط الحيز لرسم ملفات تعريف التذبذب المجمعة بصرف النظر عن بعضها البعض. ثم ، انقر فوق الزر الأزرق التالي PCA مقابل NMA لحساب التشابه بين الأوضاع العادية الفردية والمكونات الرئيسية.
انقر فوق الزر الأزرق التالي في الجزء السفلي لإنشاء تقرير بنتائج التحليل والمدخلات المحددة من قبل المستخدم وخيارات المعلمات. يمكن تنزيل التقرير بتنسيقات PDF و Word و HTML القابلة للمشاركة. يتضمن التقرير أيضا رابطا لإعادة النظر في جلسة التحليل في وقت لاحق ، والذي يمكن مشاركته أيضا مع المتعاونين.
تظهر هنا هياكل PDB المتاحة من adenylate kinase متراكبة على النواة الثابتة المحددة. يتم تلوين الهياكل وفقا للتجميع المستند إلى RMSD المقدم في علامة التبويب الملاءمة. يتوفر تصور المكونات الرئيسية من علامة التبويب PCA لتوصيف الاختلافات التوافقية الرئيسية في مجموعة البيانات.
هنا ، يظهر المسار المقابل للمكون الرئيسي الأول في تمثيل الأنبوب الذي يوضح حركة الإغلاق واسعة النطاق للبروتين. يتم إسقاط الهياكل على أول مكونين رئيسيين لها في مؤامرة مطابقة تظهر تمثيلا منخفض الأبعاد للتباين التوافقي. يتم تلوين كل نقطة أو بنية وفقا للمعايير المحددة من قبل المستخدم ، في هذه الحالة ، نتائج التجميع المستندة إلى PCA.
يشير تحليل الوضع العادي في علامة تبويب eNMA إلى ديناميكيات محلية وعالمية محسنة للهياكل في الحالة المفتوحة مقارنة بالحالة المغلقة. يمكن استخدام Bio3D-web لاستكشاف مجموعات التسلسل والهيكل والمساعدة في فهم الاتجاهات العامة في عائلة البروتين ذات الأهمية في غضون دقائق. ساعدني Bio3D-web ha في إبلاغ التحليل الهيكلي لعائلة كينيسين الفائقة.
يوفر Bio3D-web سير عمل كاملا للتحقيق المخصص بالكامل للعلاقات الديناميكية للتسلسل والبنية والديناميكية. يوفر سير العمل هذا وظائف لرسم خرائط علاقة المطابقة البيانية مع PCA والمقارنة الكمية للديناميكيات المحلية والعالمية عبر مجموعات كبيرة من الهياكل غير المتجانسة باستخدام مجموعة NMA. من المتصور أن معظم الباحثين سيستخدمون Bio3D-web لفهم الاتجاهات العامة في عائلة البروتين التي تهمهم ، والتي يمكن أن تفيد بعد ذلك بمزيد من التحليلات المتخصصة.
لذلك تم تصميم Bio3D-web كأداة لتوليد الفرضيات مع تقارير موجزة قابلة للمشاركة تتضمن جميع المعلمات المحددة من قبل المستخدم. النتائج من Bio3D-web قابلة للتنزيل أيضا ومتوافقة تماما مع حزمة Bio3D-R لمزيد من التحليل المتعمق. تتوفر الآن العديد من الهياكل لعائلة بروتين معينة ، وغالبا ما يتم تحديدها في ظل ظروف مختلفة.
يمكن أن تخبرنا مقارنة هذا العدد الكبير من الهياكل عن الآليات الهيكلية الحاسمة لوظيفتها ، مثل ربط الترابط ، والتحفيز ، والتنظيم الخيفي. يمكن الوصول إلى Bio3D-web على نطاق واسع وسهل الاستخدام دون أي عمليات تثبيت برامج مخصصة أو تعلم لغة برمجة جديدة. Bio3D-web مدعوم على جميع المتصفحات الرئيسية.
تتوفركود المصدر الكامل وتعليمات الإعداد للإعداد المحلي مجانا.
تقدم هذه المقالة بروتوكول لاستخدام Bio3D-web، وهي تطبيق ويب مصمم للتحليل التفاعلي لتسلسل البروتين، والهيكل، والديناميكيات. تمكن الباحثين من استكشاف العلاقات داخل عائلات البروتين الكبيرة دون الحاجة إلى معرفة البرمجة.
Bio3D-web enables biopharma researchers to rapidly explore sequence-structure-dynamics relationships across protein families, supporting target validation and mechanistic de-risking in early discovery. By providing interactive, reproducible analysis without programming barriers, it accelerates hypothesis generation and informs downstream assay development and lead identification efforts. The tool enhances predictive confidence by revealing functional dynamics and conservation patterns critical for prioritizing therapeutically relevant targets.
Bio3D-web fits within the early discovery continuum, supporting target validation through structural insights that inform lead identification and preclinical prioritization by reducing mechanistic uncertainty.