用于研究聚糖介导的蛋白质相互作用的生物信息学资源

生物信息学是利用计算机解决生物学问题的学科。糖生物学信息学则是利用计算机解决糖生物学领域问题的学科。通过糖生物学信息学，我们开发用于存储糖组学或糖蛋白质组学数据的数据库，这些数据库可供浏览或检索；同时我们还开发用于可视化和比较这些数据的分析工具。

糖类在健康与疾病中的作用正日益受到重视，糖组学信息学也正致力于推动这一领域的发展。Catherine Hayes 接受过糖生物学领域的专业训练，目前担任数据科学家。Julien Mariethoz 接受过计算机科学领域的专业训练，负责协调数据库与工具的开发工作。

访问网站 glycoproteome.expasy.org/glycomics-expasy，在左侧菜单中勾选糖蛋白（glycoproteins）选项。右侧的气泡图将自动聚焦于该类别对应的气泡，然后点击 GlyConnect 气泡，即可在新标签页中打开 GlyConnect 主页。

选择蛋白质按钮，在蛋白质视图页面的搜索窗口中输入 prostate。点击对应于前列腺特异性抗原（PSA）常见同工型的编号 790。接着，在顶部的多色工具栏中，点击绿色的“source”按钮，以显示已发表数据所来源的样本类型。

点击疾病按钮，查看数据库中的健康相关信息。然后点击结构按钮，查看糖组学数据中与PSA相关的全部135个结构。点击组成按钮，查看糖蛋白组学实验确定的78个相关组成。

单击任意结构或组成以获取更多详细信息。为减少组成的歧义，可单击选定组成下方推荐的结构。每当单糖数目与列表中某一结构的数目一致时，系统将自动提供相应建议。

要充分浏览蛋白质页面，请在页面右侧查看更多详细信息。前往 Octopus 主页以确认与 PSA 相连的多种聚糖中是否存在共同的结构特征，保持默认选中的 N-连接标签，切换到核心子标签，然后点击杂合型图标。接着转到性质子标签，选择唾液酸化图标，并点击绿色搜索按钮。

在显示的关系图中，将鼠标悬停在 H6N4F1S1 上，可突出显示与三个结构中七种蛋白质的连接。相比之下，将鼠标悬停在 H6N4F2S1 上可突出显示 PSA 的两种同工型。将鼠标悬停在结构 ID 上可显示其 SNFG 表示形式，单击该 ID 可打开对应的页面。

将中心节点更改为组织，然后将光标置于图中央的尿液或精液上，以查看不同的关联。将中心节点更改为疾病，将显示13个选项，其中之一为前列腺癌。唯一相关的蛋白是PSA。

接下来，单击清除按钮以刷新搜索。转到属性子选项卡，然后单击双天线图标。接着转到决定子选项卡，选择3-唾液酸-LN二型图标，然后单击绿色搜索按钮。

检查通过Octopus检索到的与含有末端3-唾液酸-LN二型基序的双天线聚糖的关联。将中心节点更改为组织以便于阅读，并将鼠标悬停在KLK3_human上，以直接连接精液与PSA常见亚型及七种结构。返回至蛋白质页面（本例中为PSA），以扫描该列表中每种组分之间的潜在关系。

在 PSA 条目页面的右侧，点击 Compozitor 链接。确保 Compozitor 搜索字段中已预填入蛋白标签页中 ID 790 条目的详细信息。点击“添加到选择”按钮，以从数据库中检索数据。

取消选择包含虚拟节点选项，然后点击计算图按钮，以显示一个由 78 种组分组成的连通良好的图谱，代表 PSA 的 N-糖组，以及一个显示糖链主要特征的柱状图。保持在主蛋白标签页，在蛋白字段中选择前列腺特异性抗原高等电点异构体。点击添加到选择按钮，以从数据库中检索出共计 57 种组分的数据。

单击计算图按钮，生成两种同工型的叠加图，评估两种PSA同工型糖组的差异。访问网站 www.unilectin.eu 并单击 UniLectin3D 按钮。

点击糖链搜索按钮，然后点击代表唾液酸的紫色菱形，系统将显示数据库中所有以唾液酸结尾的糖链结合基序。点击3-唾液酸-LN II型基序，系统将显示所有已知其三维结构可证实与3-唾液酸-LN II型发生相互作用的凝集素。按字段搜索选项。

在物种字段中输入 Homo sapiens。点击“探索 X 射线结构”按钮以筛选原始列表。仅剩一个条目，即人源半乳糖凝集素-8。

单击“查看3D结构和信息”按钮，以显示人源半乳糖凝集素-8与3-唾液酸-LN二型相互作用的详细信息。通过两种不同的查看器访问页面上展示的人源半乳糖凝集素-8的结构信息。使用LiteMol软件时，按住鼠标可旋转分子，并将配体移至前景。

将鼠标悬停在左侧列出的相互作用上，以更新右侧视图，并使用 PLIP 软件定位该特定相互作用在结构中的位置。通过访问本页面上引用的文章，可直接从 GlyConnect 主页浏览 HGI 数据集。点击参考文献条目页面右侧的 Compozitor 链接，以评估该数据集的一致性。

搜索字段将预先填入与工具高级选项卡中 DOI 编号相同的参考值。在 DOI 编号后输入 glycan_type=O-linked，以将搜索范围缩小至 O-连接聚糖。然后单击“添加到选择”按钮，以从数据库中检索数据。

保持选中“包含虚拟节点”选项，然后点击“计算图”按钮以显示连接的组成结构图。进入 GlyConnect Compozitor 的蛋白质标签页，在蛋白质列表中选择 inter-alpha trypsin inhibitor heavy chain H4。确保物种默认选择为 Homo sapiens。取消选中聚糖类型中的 N-Linked。

在位点列表中仅选择 THR 725，然后点击添加到选中按钮。接着点击图形计算按钮以显示相连组成成分的图谱。为理解虚拟节点，请点击图谱下方的导出按钮。

仅选择“虚拟”并点击剪贴板图标，复制这八种组分。将所选内容粘贴至 Compozitor 自定义选项卡的查询窗口中。在组分字段中设置选择标签，在糖链类型字段中选择 O-连接，然后点击“添加到选择”按钮。

最后，点击计算图按钮。GlyConnect Octopus 的此输出结果显示了蛋白质与聚糖之间依赖于组织的关联关系。该输出展示了所有携带杂合型和唾液酸化聚糖结构的人类蛋白质及其表达的组织。

与尿液相关的部分被突出显示，展示了两种蛋白质——人绒毛膜促性腺激素（choriogonadotropin 或 GLHA human）和前列腺特异性抗原常见亚型（PSA common isoform 或 KLK3 human）——与分散的聚糖结构相连。类似地，与精液相关的部分被突出显示，展示了两种前列腺特异性抗原（PSA）蛋白亚型与成组的聚糖结构相连。这两种PSA亚型叠加的N-聚糖组结果展示在GlyConnect Compozitor的输出中。

蓝色节点表示与常见亚型相关的聚糖，红色节点表示高磷亚型的聚糖。聚糖组之间的重叠部分以洋红色节点表示。节点内的数字代表根据GlyConnect数据库中关于PSA的内容，符合标注组成的聚糖结构数量。

通过3-唾液酸化-LN二型末端表位，GlyConnect中展示的PSA糖组被证实与UniLectin3D中展示的半乳糖凝集素-8存在相关性。这为糖介导的蛋白质-蛋白质相互作用提供了可能但并非确定的机制场景。研究人员分析并比对了一组高质量的人血清O-糖链组成与GlyConnect数据库中的内容，从而提供了定制糖链组成文件的选项，以更精确地鉴定糖肽。

它可以基于一个数据集中提供的最少20种组分，或通过GlyConnect中合理收集的23至26个组分加以完善，以增强该组分集合的一致性。从本方案中需要牢记的是，糖组不能仅限于一个项目列表；而恰恰借助糖组信息学工具，您能够展示这些项目之间的相互依赖关系，从而最终阐明其功能。