July 14th, 2015
Synthetische Proteinsequenzen, die auf Konsensusmotiven basieren, ignorieren typischerweise co-evolving residues, was auf Interpositional Dependencies (IPDs) hindeutet. IPDs können für die Aktivität unerlässlich sein, und Designs, die sie missachten, können zu suboptimalen Ergebnissen führen. Dieses Protokoll verwendet StickWRLD, um IPDs zu identifizieren und ein rationales Proteindesign zu unterstützen, was zu effizienteren Ergebnissen führt.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, co-evolierende Reste in Proteinalignments zu identifizieren, die auf Interpositionsabhängigkeiten oder IPDs hindeuten. Dies wird erreicht, indem zuerst das Alignment in die Stabwelt geladen wird, ein visuelles Analysetool, das eine interaktive 3D-Darstellung einer Proteinausrichtung erstellt und die unterschiedlichen Rückstände in der Stäbchenwelt deutlich darstellt. Jede Position in der Ausrichtung wird als eine Säule dargestellt, die aus einem Stapel von Kugeln besteht, eine Kugel für jede der möglichen 20 Aminosäuren in dieser Position innerhalb der Ausrichtung, die in einer frequenzabhängigen Weise dimensioniert sind, wobei die Spalten, die jede Position darstellen, um einen Zylinder gewickelt sind, um IPDs darzustellen.
Es werden Linien zwischen Resten gezogen, die sich gemeinsam höher oder niedriger entwickeln, als es zu erwarten wäre, wenn die in den Positionen vorhandenen Reste innerhalb des Programms abhängig wären. Das Residuum wird so lange optimiert, bis eine überschaubare Anzahl von Kanten vorhanden ist, und dann werden die interessierenden Kanten identifiziert. Letztendlich wird die Stabwelt verwendet, um Rückstände zu identifizieren, die sich gemeinsam entwickeln.
Solche funktionell erforderlichen Vouting-Rückstände wurden in einer belüfteten Kinase identifiziert. Einer der Gründe, warum Menschen mit diesem Prozess zu kämpfen haben, ist die Neuheit. Es ist fast genauso sehr eine Kunstform wie eine Wissenschaft.
Die visuelle Demonstration der Stick-Welt ist wichtig, da es sich um ein visuelles Analysetool handelt, das eine Benutzerinteraktion erfordert.Verwenden Sie einen Computer mit einem Intel I fünf oder besseren Prozessor mit mindestens vier Gigabyte Bram, Mac OS 10 oder Linux OS und ausgestattet mit den Python-Bibliotheken, die im Textprotokoll aufgeführt sind. Laden Sie Stick World als Zip-Archiv herunter, das alle relevanten Python-Skripte enthält.
Laden Sie außerdem das FASTA-Skript mit zwei Sticks herunter, um standardmäßige Alignments von Fasta-DNA-Proteinsequenzen in das Stick-World-Format zu konvertieren. Extrahieren Sie das Archiv und legen Sie den resultierenden Stick-World-Ordner und das FASTA-Zwei-Stick-Skript auf dem Desktop ab. Erstellen Sie dann ein Alignment der Proteinsequenzen mit einer beliebigen Standard-Alignment-Software.
Speichern Sie die Ausrichtung auf dem Desktop. Befall eines Formats. Öffnen Sie die Terminalanwendung auf dem Makro-Linux-Computer und navigieren Sie zum Desktop, indem Sie CD tilda slash desktop eingeben und die Eingabetaste im Terminal drücken.
Geben Sie den Befehl ein, um das FASTA-Skript mit zwei Sticks ausführbar zu machen, und geben Sie dann den Befehl zum Ausführen des Skripts ein. Befolgen Sie die Anweisungen auf dem Bildschirm des Skripts, um den Namen der Eingabedatei und den gewünschten Ausgabenamen anzugeben. Speichern Sie die Ausgabedatei auf dem Desktop-Top.
Navigieren Sie mit der Terminalanwendung des Mac- oder Linux-Computers in den Ordner für ausführbare Stick-Dateien, indem Sie Python dash 32 stick world demo PI in das Terminal eingeben. Stellen Sie sicher, dass das Stick World Data Loader-Fenster auf dem Bildschirm sichtbar ist. Laden Sie dann die Ausrichtung der konvertierten Proteinsequenz, indem Sie die Taste zum Laden des Proteins drücken.
Wählen Sie die erstellte Datei aus und drücken Sie auf Stick World öffnen, um mehrere neue Fenster zu öffnen, einschließlich Stick World Control und Stick World Open GL. Wählen Sie das Fenster Stick World Open GL aus. Wählen Sie im Menü "GL öffnen" die Option "Ansicht zurücksetzen", um die standardmäßige Visualisierung der Stick-Welt in einer Draufsicht durch den Zylinder anzuzeigen, die die Daten in den in der Größe veränderbaren offenen GL-Fenstern darstellt.
In der Stick-Welt gibt es mehrere Ansichtsoptionen. Aktivieren Sie die Kästchen für Spaltenbeschriftungen und Ballbeschriftungen im Stick-World-Bedienbereich, um Werte für Säulen und Bälle anzuzeigen. Deaktivieren Sie das Kontrollkästchen für Spaltenkanten im Stick-World-Steuerungsfenster, um die Spaltenkantenlinien auszublenden.
Legen Sie die Spaltenstärke im Stick-World-Bedienfeld auf 0,1 fest, um eine dünne Linie durch die Spalten zu zeichnen. Erleichtern Sie die Navigation in der 3D-Ansicht, drücken Sie die Eingabetaste, um die Änderung zu übernehmen. Setzen Sie die Ansicht in der Stick-Welt zurück, öffnen Sie das GL-Fenster.
Drücken Sie dann die Vollbildtaste, um die Ansicht zu maximieren und innerhalb des Programms zu navigieren. Drehen Sie die 3D-Stick-Weltanzeige, indem Sie die linke Maustaste gedrückt halten, während Sie die Maus in eine beliebige Richtung bewegen. Zoomen Sie die Weltanzeige des 3D-Sticks, indem Sie die rechte Maustaste gedrückt halten, während Sie die Maus nach oben oder unten bewegen.
Durchsuchen Sie die Ansicht durch Schwenken und Zoomen: Co-evolving Reste, die die Schwellenwerte von p und Resten überschreiten, werden über Kantenlinien verbunden. Wenn zu viele oder zu wenige Kanten vorhanden sind, die Rückstände verbinden, ändern Sie den Restschwellenwert, um weniger oder mehr Kanten anzuzeigen. Erhöhen Sie den Restschwellenwert auf dem Stick-World-Control-Schmerz, bis keine IPD-Kantenlinien mehr angezeigt werden, und fahren Sie langsam herunter, bis Beziehungen angezeigt werden. Erhöhen Sie den Restwert so lange, bis eine ausreichende Anzahl von Beziehungen zur Untersuchung vorhanden ist.
Identifizieren Sie Beziehungen, die entweder Rückstände von bekanntem Interesse oder Rückstände enthalten, die innerhalb der Ausrichtung distal zueinander liegen, indem Sie Befehl plus Linksklick verwenden, und wählen Sie beliebige Kanten von Interesse aus. Die Stick-World-Kontrollscheibe zeigt die Säulen an und verbindet bestimmte Rückstände. Durchgezogene Linien stellen positive Assoziationen dar.
Während gestrichelte Linien negative Assoziationen darstellen. Drücken Sie die Schaltfläche "Ausgabekanten" im Bedienfeld der Stick-Welt, um eine Datei im Nur-Text-Format aller sichtbaren Kanten im entsprechenden Verzeichnis zu speichern, einschließlich der Verbindungsreste und ihrer tatsächlichen Restwerte. Im Vordergrund ist eine große Cluster-Interpositionsabhängigkeit (IPDs) sichtbar, die eine Drei-Knoten-Assoziation zwischen Glycin an Position 1 32, Tyrosin an Position 1 35 und einem Prolin an Position 1 41 umfasst.
Hier wurde der Blick so verzerrt, dass der Benutzer etwas über dem Zylinder positioniert wurde, wodurch ein IPD zwischen einem Histamin an Position 1 36 und einem Methionin an Position neunundzwanzig einhundertsieben Rückstände entfernt zum Vorschein kam. Umgekehrt erkennt ein von A-P-A-M-H-M-M abgeleitetes Motiv derselben Domäne diese nicht als spezifisch gleichzeitig auftretende Motivvarianz und definiert auch die Gesamtgruppierungen in einem biologisch nicht gestützten Schema. Wenn Sie dieses Verfahren durchführen, ist es wichtig, daran zu denken, es auf zwei verschiedene Arten zu versuchen.
Beginnen Sie mit einem hohen Restwert und arbeiten Sie sich nach unten vor, oder beginnen Sie mit einem niedrigen Restbetrag und arbeiten Sie sich nach oben, und auf diese Weise können Sie den Raum auf zwei verschiedene Arten erkunden.
Dieses Protokoll verwendet StickWRLD, um in Protein-Alignments koevolvierende Reste zu identifizieren und interpositionale Abhängigkeiten (IPDs) hervorzuheben, die für die Proteinaktivität entscheidend sind. Durch die Einbeziehung von IPDs in das Proteindesign können Forscher effizientere Ergebnisse erzielen.