موارد المعلوماتية الحيوية لدراسة تفاعلات البروتين بوساطة الجليكان

المعلوماتية الحيوية تدور حول استخدام أجهزة الكمبيوتر لحل الأسئلة في علم الأحياء. المعلوماتية السكرية تدور حول استخدام أجهزة الكمبيوتر لحل الأسئلة في بيولوجيا الجليكو. باستخدام glycoinformatics ، نقوم بتطوير قواعد بيانات تخزن بيانات glycomics أو glycoproteomics التي يمكن تصفحها أو البحث عنها ، كما نقوم بتطوير أدوات لتصور هذه البيانات ومقارنتها.

يتم الاعتراف بشكل متزايد بدور الجليكان على أنه مهم في الصحة والمرض ، وتحاول المعلوماتية السكرية دفع ذلك إلى الأمام أيضا. تم تدريب كاثرين هايز على بيولوجيا الجليكو وتعمل كعالمة بيانات. يتم تدريب جوليان ماريثوز في علوم الكمبيوتر وينسق تطورات قواعد البيانات والأدوات.

انتقل إلى موقع glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy وفي القائمة الموجودة في أقصى اليسار، حدد مربع البروتينات السكرية. سيقوم المخطط الفقاعي الموجود على اليمين بتكبير الفقاعة المطابقة لتلك الفئة ، ثم انقر فوق فقاعة GlyConnect لفتح صفحة GlyConnect الرئيسية في علامة تبويب جديدة.

حدد زر البروتين وفي صفحة عرض البروتين ، اكتب البروستاتا في نافذة البحث. انقر فوق 790 المقابلة للشكل المتماثل الشائع للمستضد الخاص بالبروستاتا أو PSA. بعد ذلك ، في الشريط العلوي متعدد الألوان ، انقر فوق الزر المصدر باللون الأخضر لعرض أنواع العينات التي تمت معالجة البيانات المنشورة منها.

انقر على زر المرض للتحقق من المحتوى المتعلق بالصحة في قاعدة البيانات. ثم انقر فوق زر الهيكل لعرض القائمة الكاملة ل 135 بنية مرتبطة ب PSA من بيانات glycomics. انقر على زر التكوين للتركيبات ال 78 المرتبطة التي تحددها تجارب glycoproteomics.

انقر على أي هيكل أو تكوين للحصول على مزيد من التفاصيل. لتقليل غموض التراكيب ، انقر فوق البنية المقترحة أسفل تركيبة مختارة. يتم تقديم اقتراح في كل مرة يتزامن فيها عدد السكريات الأحادية مع عدد السكاريد الأحادي مع عدد الهياكل المدرجة.

لاستكشاف صفحة البروتين بالكامل، يمكنك عرض مزيد من التفاصيل على الجانب الأيمن من الصفحة. انتقل إلى الصفحة الرئيسية للأخطبوط لتأكيد وجود سمات هيكلية مشتركة في تنوع الجليكان المرتبط ب PSA ، واحتفظ بعلامة التبويب N-Linked محددة افتراضيا ، وانتقل إلى علامة التبويب الفرعية النوى وانقر فوق الرمز الهجين. ثم انتقل إلى علامة التبويب الفرعية الخصائص ، وحدد رمز sialylated وانقر فوق زر البحث الأخضر.

في الرسم البياني المعروض للعلاقات، مرر مؤشر الماوس فوق H6N4F1S1 لتسليط الضوء على الروابط إلى سبعة بروتينات في ثلاثة هياكل. قارن هذا عن طريق التحليق فوق H6N4F2S1 الذي يميز الشكلين المتماثلين ل PSA. مرر مؤشر الماوس فوق معرف الهيكل لإظهار تمثيل SNFG الخاص به وانقر فوقه لفتح الصفحة المقابلة.

قم بتغيير العقد المركزية إلى أنسجة، ثم ضع المؤشر على البول أو السائل المنوي في منتصف الرسم البياني لعرض الارتباطات المختلفة. قم بتغيير العقد المركزية إلى مرض لعرض 13 خيارا ، أحدها سرطان البروستاتا. البروتين الوحيد المرتبط هو PSA.

بعد ذلك ، انقر فوق الزر "مسح" لتحديث البحث. انتقل إلى علامة التبويب الفرعية الخصائص وانقر على أيقونة الهوائي الثنائي. ثم انتقل إلى علامة التبويب الفرعية المحددات ، وحدد الرمز 3-sialyl-LN type Two وانقر فوق زر البحث الأخضر.

تحقق من ارتباطات الأخطبوط المستردة مع جليكان ثنائي الهوائي يحتوي على زخارف طرفية من النوع الثاني 3-sialyl-LN. قم بتغيير العقد المركزية إلى أنسجة لتسهيل القراءة ومرر مؤشر الماوس فوق KLK3_human لتوصيل السائل المنوي مباشرة بالشكل المتماثل الشائع PSA وسبعة هياكل. ارجع إلى صفحة البروتين ، في هذه الحالة PSA ، لإجراء مسح للعلاقات المحتملة بين كل تركيبة في قائمة منها.

على الجانب الأيمن من صفحة إدخال PSA ، انقر فوق الارتباط Compozitor. تأكد من أن حقول البحث Compozitor مملوءة مسبقا بتفاصيل إدخال ID 790 في علامة التبويب البروتين. انقر فوق الزر إضافة إلى التحديد لاسترداد البيانات من قاعدة البيانات.

قم بإلغاء تحديد خيار تضمين العقد الافتراضية ثم انقر فوق زر الرسم البياني للحساب لعرض رسم بياني يعرض مجموعة متصلة جيدا من 78 تركيبة تمثل PSA N-glycome ومخطط شريط يوضح الخصائص الرئيسية للجليكان. ابق في علامة التبويب الرئيسية للبروتين وحدد مستضد البروستاتا عالي Pi isoform في مجال البروتين. انقر فوق الزر إضافة إلى التحديد لاسترداد البيانات من قاعدة البيانات التي تبلغ 57 تركيبة.

انقر فوق زر الرسم البياني للحساب لإنشاء الرسوم البيانية المتراكبة لكل من الأشكال المتساوية وتقييم الاختلافات في glycome من اثنين من أشكال PSA isoforms. انتقل إلى موقع الويب www.unilectin. eu وانقر على زر UniLectin3D.

انقر على زر البحث في الجليكان ، ثم انقر فوق الماس الأرجواني الذي يمثل حمض السياليك الذي يدفع إلى عرض جميع الزخارف المرتبطة بالغليان التي تنتهي بحمض السياليك المخزن في قاعدة البيانات. انقر فوق الشكل الثاني من النوع 3-sialyl-LN للمطالبة بعرض جميع الليكتينات التي يعرف بها هيكل ثلاثي الأبعاد يؤكد التفاعل مع النوع الثاني من 3-sialyl-LN. خيار البحث حسب الحقل.

في حقل الأنواع ، اكتب Homo sapiens. انقر على زر استكشاف هياكل الأشعة السينية لتصفية القائمة الأصلية. لم يتبق سوى إدخال واحد ، وهو الجاليكتين البشري 8.

انقر فوق الزر عرض الهيكل والمعلومات ثلاثية الأبعاد لعرض معلومات مفصلة عن تفاعل الجاليكتين-8 البشري مع النوع الثاني من 3-sialyl-LN. الوصول إلى المعلومات الهيكلية على galectin-8 البشري المعروضة على الصفحة مع اثنين من المشاهدين المختلفين. أمسك الماوس لتدوير الجزيء وجلب الليغاند إلى المقدمة باستخدام برنامج LiteMol.

مرر الماوس فوق التفاعلات المدرجة على اليسار لتحديث طريقة العرض على اليمين وتحديد مكان عمل هذا التفاعل المعين في البنية باستخدام برنامج PLIP. استعرض مجموعة بيانات HGI من صفحة GlyConnect الرئيسية بالانتقال مباشرة إلى المقالة المشار إليها في هذه الصفحة. انقر على رابط Compozitor على الجانب الأيمن من صفحة إدخال المرجع لتقييم اتساق مجموعة البيانات.

سيتم ملء حقل البحث بالفعل بمرجع يساوي رقم DOI في علامة التبويب المتقدمة في الأداة. اكتب glycan_type=O-linked بعد رقم DOI لتضييق نطاق البحث إلى جليكان مرتبط ب O. ثم انقر فوق الزر "إضافة إلى التحديد" لاسترداد البيانات من قاعدة البيانات.

احتفظ بخيار تضمين العقد الافتراضية محددا وانقر على زر حساب الرسم البياني لعرض الرسم البياني للتركيبات المتصلة. انتقل إلى علامة تبويب البروتين في GlyConnect Compozitor ومن قائمة البروتين ، حدد السلسلة الثقيلة لمثبطات التربسين بين ألفا H4. تأكد من أن اختيار الأنواع هو الإنسان العاقل بشكل افتراضي. قم بإلغاء تحديد N-Linked في نوع الجلايكان.

حدد THR 725 فقط في قائمة المواقع وانقر فوق الزر إضافة إلى التحديد. ثم انقر فوق زر حساب الرسم البياني لعرض الرسم البياني للتركيبات المتصلة. لفهم العقد الافتراضية ، انقر فوق زر التصدير أسفل الرسم البياني.

حدد فقط الظاهري وانقر على أيقونة الحافظة لنسخ اختيار ثمانية مؤلفات. الصق التحديد في نافذة الاستعلام في علامة التبويب المخصصة في Compozitor. اضبط تسمية التحديد في حقل التراكيب ، وحدد O-Linked في حقل نوع glycan وانقر فوق الزر إضافة إلى التحديد.

أخيرا ، انقر فوق زر حساب الرسم البياني. تظهر الارتباطات المعتمدة على الأنسجة بين البروتينات والجليكان في هذا الناتج من GlyConnect Octopus. يتم عرض جميع البروتينات البشرية التي تحمل هياكل غليكان هجينة وسياليل مع الأنسجة التي يتم التعبير عنها في هذا الإخراج.

يتم تسليط الضوء على الارتباطات مع البول تظهر اثنين من البروتينات ، choriogonadotropin أو GLHA الإنسان و PSA isoform المشتركة أو KLK3 الإنسان ، متصلة بهياكل غليكان المتناثرة. وبالمثل ، يتم تسليط الضوء على الارتباطات مع السائل المنوي التي تظهر شكلين متساويين من البروتين من PSA متصلين بهياكل الجليكان المجمعة. يتم عرض N-glycome المتراكبة من الشكلين المتماثلين من PSA في إخراج GlyConnect Compozitor.

تمثل العقد الزرقاء الجليكان المرتبطة بالايزوفورم الشائع ويتم تمثيل تلك الموجودة في شكل متساوي الشكل Pi العالي كعقد حمراء. يظهر التداخل بين glycome كعقد أرجوانية. تمثل الأرقام الموجودة داخل العقد عدد هياكل الجليكان المطابقة للتكوين المسمى وفقا لمحتوى قاعدة بيانات GlyConnect فيما يتعلق ب PSA.

وقد تبين أن غليكوم PSA المعروض في GlyConnect يرتبط بالغالكتين-8 المعروض في UniLectin3D عبر الظهارة الطرفية من النوع 3-sialyl-LN. يوفر هذا سيناريو محتملا ولكنه غير مضمون للتفاعلات بين البروتين والبروتين بوساطة الجلايكان. تم فحص مجموعة عالية الجودة من تركيبات O-glycan المرتبطة بالمصل البشري ومقارنتها بمحتوى قاعدة بيانات GlyConnect ، مما يوفر خيار تخصيص ملف تكوين الجليكان لتحديد الجليكوببتيدات المكررة.

يمكن أن تعتمد على الحد الأدنى من مجموعة من 20 تركيبة متاحة من مجموعة بيانات واحدة أو يمكن تعزيزها ب 23 إلى 26 عنصرا تم جمعها بشكل عقلاني في GlyConnect لتعزيز اتساق المجموعة. من هذا البروتوكول ، من المهم أن تتذكر أن glycome لا يمكن أن يقتصر على قائمة من العناصر. وهذا بالضبط مع أدوات المعلوماتية السكرية ، يمكنك إظهار التبعيات بين هذه العناصر التي ستفسر وظيفتها في النهاية.