إنشاء وتطبيق مرجع لتسهيل المناقشة وتصنيف البروتينات في مجموعة متنوعة

الهدف العام من هذا الإجراء هو استخدام برنامج جداول البيانات القياسي لتطوير مرجع للبروتينات المتباينة في مجموعة تفتقر إلى معايير متماسكة للتسميات والتصنيف. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في توضيح العلاقات بين البروتينات ذات الصلة التي لها تسميات مربكة أو غير متسقة ، مثل عائلة ألفا بيتا الفائقة المستقرة بالسيستين من الببتيدات الدفاعية التي تتضمن دفاعات اللافقاريات. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر تمثيلا مرئيا بسيطا للبروتينات ذات الأهمية.

للبدء ، حدد الخصائص المميزة لمجموعة البروتين ذات الأهمية. على سبيل المثال ، تحدد طية CS alpha-beta في هيكل محلول الدفاع عن الحشرات والمساعدة من phormia terraenovae عائلة CS alpha-beta الفائقة. تتضمن هذه الطية أيضا شكلا أصغر يسمى الحلزون المستقر بالسيستين ، والذي يتم تحديده بواسطة CXXXC في المنبع من CXC.

تشكل السيستين الأربعة رابطتين ثاني كبريتيد. لإكمال شكل CS alpha-beta ، يتم تشكيل رابطة ثاني كبريتيد ثالثة بواسطة زوج إضافي من السيستين. في النهاية ، من الأهمية بمكان معرفة بعض الميزات المهمة على الأقل المتعلقة ببنية البروتين أو وظيفته.

بدون هذا ، لا يوجد أساس لإنشاء مرجع. الآن ، أدخل هذه الميزات المحددة في جدول بيانات. استخدم الأعمدة للمعالم المحفوظة ولتمثيل المسافات بين هذه الميزات.

حافظ على الأعمدة عريضة بما يكفي لتناسب الأرقام، وامنحها عرضا ثابتا. في الصفوف، صف التسلسلات. للإشارة إلى تسلسل كمعلم، املأ مربع المعالم باللون باستخدام وظيفة التعبئة.

بعد ذلك ، للإشارة إلى التباعد بين الميزات ، أدخل عدد الأحماض الأمينية في المربع بينهما. الآن ، أضف التسلسلات التمثيلية التي تم إنشاؤها سابقا كأعضاء في المجموعة بناء على قواعد البيانات الهيكلية والنتائج المنشورة. حسب الحاجة ، أضف الميزات التي من المحتمل أن تحدد مجموعة فرعية من التسلسلات ، مثل السيستين الإضافي.

إذا كانت الميزات مفقودة من تسلسل معين ، فاترك الصندوق غير مملوء وادمجه مع الصناديق التي تمثل الأحماض الأمينية المتداخلة. للقيام بذلك ، نحن وظيفة الدمج والمركز. بمجرد إدخال التسلسلات التمثيلية ، حدد مجموعات من التسلسلات ذات الصلة الواضحة.

ثم لخص خصائص هذه المجموعات. عندما يختلف عدد الأحماض الأمينية بين المعالم ، استخدم واصلة للإشارة إلى نطاق أو شرطة مائلة للإشارة إلى بعض الأرقام المحددة. حسب الحاجة، أضف تعليقات توضيحية إبداعية إلى الميزات التي قد تكون ذات صلة أو غير شائعة بما يكفي لتضمينها في المرجع.

على سبيل المثال ، نظرا لأن السيستين مهم في العائلة الفائقة ، يمكن تسمية وجود سيستين إضافي. في بعض الأحيان ، عند إضافة تسلسلات محددة حديثا إلى جدول البيانات ، تندرج تسلسلات نوع واحد في عدة مجموعات مختلفة من الفصيلة الفائقة ، مثل بطيئات المشية. بمجرد الانتهاء ، يمكن بعد ذلك فرز صفوف جدول البيانات لتمييز التباين داخل الأنواع ، أو الاختلاف بين المجموعات التصنيفية.

هذا العرض التوضيحي برنامج MEGA 6 المتاح مجانا. ومع ذلك ، يمكن استخدام برامج أخرى بالمثل. لبدء محاذاة جديدة، حدد تحرير/إنشاء محاذاة ضمن علامة التبويب محاذاة.

ثم حدد إنشاء محاذاة جديدة، في المربع الذي يظهر وانقر فوق موافق. ثم حدد البروتين. الآن ، حدد إدراج تسلسل من ملف ، في قائمة تحرير ، لاستيراد التسلسلات. يجب أن تكون التسلسلات بتنسيق FASTA.

يتم عرض ألوان الخلفية التي تعكس أنواعا مختلفة من الأحماض الأمينية بشكل افتراضي ويمكن إيقاف تشغيلها باستخدام مفتاح التبديل، ضمن قائمة العرض. بمجرد إدخال جميع التسلسلات ، انقر فوق أيقونة الذراع المرنة ثم محاذاة البروتين لمحاذاة التسلسلات باستخدام خوارزمية العضلات. إذا كانت الرسالة، لم يتم تحديد أي شيء للمحاذاة.

حدد الكل؟ ينبثق ، اختر موافق. يمكن تغيير بعض المعلمات في النافذة المنبثقة ، ولكن بالنسبة لهذا العرض التوضيحي ، ستكون الإعدادات الافتراضية كافية. الآن ، تحقق من المحاذاة بناء على الميزات المهمة لعائلة البروتين الفائقة.

يظهر الشريط العلوي علامة النجمة في أي موضع يتم فيه الحفاظ على الحمض الأميني بالكامل. تحدد المحاذاة الأولية ثلاثة من السيستين الأربعة المحفوظة. من الواضح أن تسلسل واحد غير محاذاة.

لإصلاح تسلسل غير محاذاة ، قم بتمييز الشرطات واضغط على المفتاح Delete دون حذف الأحماض الأمينية عن طريق الخطأ. ثم انقل الأحماض الأمينية إلى محاذاة صحيحة عن طريق إضافة مسافات. بعد محاذاة التسلسل يدويا ، لاحظ أن السيستين الأخير من شكل CXXXC محفوظ في جميع أنحاء المحاذاة.

غالبا ما يكون الضبط اليدوي ضروريا لتحديد أولويات أهم ميزات التسلسلات. كشفت محاذاة جدول البيانات لعائلة CS alpha-beta الفائقة التي تم إنشاؤها مسبقا عن خمسة أنماط أساسية لتكوين الروابط. سقطت تسلسلات بطيئات المشية المحددة حديثا في الطيف الكامل لهذه الأنماط.

بعد ذلك ، تم استخدام تحليلات النشوء والتطور لفحص كيفية تطور هذه المجموعة من البروتينات. ومع ذلك ، فإن التسلسلات قصيرة بشكل عام ومتباينة للغاية. وبالتالي ، تم حل الأشجار الناتجة بشكل سيئ وقدمت القليل من البصيرة.

تم تحسين محاذاة التسلسل المتعدد باستخدام المرجع ، ولكن لا تزال هناك دقة ضعيفة في تحليل الاحتمالية القصوى وفي تحليل النشوء والتطور البايزي. كان لدى معظم الكتل مستويات منخفضة فقط من الدعم. ومع ذلك ، تم دعم خمس مجموعات صغيرة في واحدة على الأقل من الشجرتين.

قد تكون التسلسلات ذات أرقام السيستين المختلفة داخل مجموعة تصنيفية أكثر ارتباطا من التسلسلات ذات النمط نفسه من مجموعات مختلفة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام برنامج جداول البيانات لإنشاء تصور بسيط لخصائص البروتين المهمة. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن تحديد الخصائص الأكثر صلة بمجموعة البروتينات غالبا ما يكون عملية تكرارية ، ومن المحتمل أن تكون مراجعة المرجع ضرورية.

يمكن دائما إضافة تسلسلات جديدة إلى جدول بيانات ، ومن السهل الحصول على إصدارات متعددة تسمح بإضافة ميزات جديدة قد تكون مفيدة للتصنيف والتحليل. على الرغم من أن محاذاة جدول البيانات تسمح بسهولة التصور للسمات الهيكلية والوظيفية ، إلا أنه يمكن إجراء طرق أخرى مثل تحليل النشوء والتطور لتوفير نظرة ثاقبة إضافية للعلاقات التطورية.