משאבי ביואינפורמטיקה לחקר אינטראקציות חלבון בתיווך גליקן

ביופורטיקה היא על שימוש במחשבים כדי לפתור שאלות בביולוגיה. גליקוינפורמטיקה עוסקת בשימוש במחשבים כדי לפתור שאלות בביולוגיה של הגליקו. עם גליקויאנפורמטיקה, אנו מפתחים מסדי נתונים המאחסנים נתוני גליקומיקה או גליקופרוטומיקה שניתן לעיין בהם או לחפש בהם, ואנו מפתחים גם כלים להמחשה ולהשוות נתונים אלה.

תפקידם של הגליקנים מוכר יותר ויותר כחשוב בבריאות ובמחלות, וגליקואינפורמטיקה מנסה להביא גם את זה קדימה. קתרין הייז מאומנת בביולוגיה של גליקו ועובדת כמדענית נתונים. ז'וליאן מריאתוז מיומן במדעי המחשב ומתאם את הפיתוחים של מסדי נתונים וכלים.

עבור אל אתר האינטרנט glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy ובתפריט השמאלי ביותר, סמן את תיבת הגליקופרוטאינים. תרשים הבועות מימין יתקרב לבועה התואמת לקטגוריה זו, ולאחר מכן ילחץ על בועת GlyConnect כדי לפתוח את דף הבית של GlyConnect בכרטיסיה חדשה.

בחר את לחצן החלבון ובעמוד תצוגת החלבון, הקלד ערמונית בחלון החיפוש. לחץ על 790 המתאים איזופורם נפוץ של אנטיגן ספציפי לערמונית או PSA. לאחר מכן, בסרגל הצבעוני העליון, לחץ על לחצן המקור בירוק כדי להציג את סוגי הדוגמאות שמהם עובדו הנתונים שפורסמו.

לחץ על כפתור המחלה כדי לבדוק את התוכן הקשור לבריאות של מסד הנתונים. לאחר מכן לחץ על כפתור המבנה כדי להציג את הרשימה המלאה של 135 מבנים המשויכים ל- PSA מנתוני גליקומוניקס. לחץ על כפתור הקומפוזיציה עבור 78 הקומפוזיציות המשויכות שנקבעו על ידי ניסויים בגליקופרוטאומיקה.

לחץ על כל מבנה או קומפוזיציה כדי לקבל פרטים נוספים. כדי להפחית את העמימות של קומפוזיציות, לחץ על מבנה מוצע מתחת להרכב שנבחר. הצעה מתקבלת בכל פעם שספירת המונוסכרידים עולה בקנה אחד עם זו של מבנה רשום.

כדי לחקור באופן מלא את דף החלבון, הצג פרטים נוספים בצד השמאלי של הדף. עבור אל דף הבית של תמנון כדי לאשר את נוכחותן של תכונות מבניות נפוצות במגוון הגליקנים המצורפים ל- PSA, שמור על הכרטיסייה N-Linked שנבחרה כברירת מחדל, עבור אל תת הכרטיסיה ליבות ולחץ על הסמל ההיברידי. לאחר מכן עבור אל תת-הפעילות של המאפיינים, בחר את הסמל הסיילציה ולחץ על לחצן החיפוש הירוק.

בגרף המוצג של מערכות יחסים, רחף מעל H6N4F1S1 כדי להדגיש קישורים לשבעה חלבונים בשלושה מבנים. השווה זאת על ידי ריחוף מעל H6N4F2S1 המבודד את שני האיזופורמים של PSA. רחף מעל מזהה המבנה כדי להציג את ייצוג ה- SNFG שלו ולחץ עליו כדי לפתוח את הדף המתאים.

שנה את צמתי המרכז לרקמות ולאחר מכן מקם את הסמן על שתן או נוזל הזרע באמצע הגרף כדי להציג אסוציאציות שונות. שנה את הצמתים המרכזיים למחלה כדי להציג 13 אפשרויות, שאחת מהן היא סרטן הערמונית. החלבון היחיד הקשור הוא PSA.

לאחר מכן, לחץ על לחצן נקה כדי לרענן את החיפוש. עבור אל תת-הפעילות של המאפיינים ולחץ על סמל האנטנות הדו-לשוניות. לאחר מכן עבור אל subtab דטרמיננטים, בחר את סמל 3-sialyl-LN סוג שתיים ולחץ על כפתור החיפוש הירוק.

בדוק את האסוציאציות שאוחזרו על ידי תמנון עם גליקנים דו-אנטנטיים המכילים מוטיב מסוג 3-סיאל-LN מסוג טרמינל 3. שנה את צמתי המרכז לרקמות לקריאה קלה יותר ורחף מעל KLK3_human כדי לחבר ישירות נוזל הזרע עם איזופורם משותף PSA ושבעה מבנים. חזור לדף החלבון, במקרה זה PSA, כדי לבצע סריקה של יחסים פוטנציאליים בין כל קומפוזיציה ברשימה שלו.

בצד ימין של דף הערך של PSA, לחץ על הקישור Compozitor. ודא ששדות החיפוש של Compozitor מלאים מראש בפרטי ערך ID 790 בכרטיסיית החלבון. לחץ על לחצן הוסף לבחירה כדי לאחזר נתונים ממסד הנתונים.

בטל את הבחירה באפשרות כלול צמתים וירטואליים ולאחר מכן לחץ על לחצן גרף המחשוב כדי להציג גרף המציג קבוצה מחוברת היטב של 78 קומפוזיציות המייצגות את PSA N-glycome ומתווה עמודות המציג את המאפיינים העיקריים של הגליקנים. הישארו בכרטיסיית החלבון הראשית ובחרו איזופורם אנטיגן גבוה Pi ספציפי לערמונית בשדה החלבון. לחץ על לחצן הוסף לבחירה כדי לאחזר נתונים ממסד הנתונים שמסתכמים ב- 57 קומפוזיציות.

לחץ על כפתור גרף המחשוב כדי ליצור את הגרפים המורחבים של שני האיזופורמים ולהעריך את ההבדלים בגליקום של שני האיזופורמים של PSA. עבור אל אתר האינטרנט www.unilectin. האיחוד האירופי ולחץ על כפתור UniLectin3D.

לחץ על כפתור החיפוש של הגליקאן, ולאחר מכן לחץ על היהלום הסגול המייצג חומצה סיאלית אשר מנחה את התצוגה של כל המוטיבים מחייבי הגליקנים המסתיימות בחומצה סיאלית המאוחסנת במסד הנתונים. לחץ על מוטיב 3-sialyl-LN סוג שני כדי להנחות את התצוגה של כל lectins שעבורם מבנה 3D המאשר את האינטראקציה עם 3-sialyl-LN סוג שתיים ידוע. אפשרות החיפוש לפי שדה.

בשדה המינים, סוג הומו ספיינס. לחץ על כפתור לחקור מבני רנטגן כדי לסנן את הרשימה המקורית. רק ערך אחד נשאר, זה הגלקטין-8 האנושי.

לחץ על התצוגה את המבנה התלת-ממדי ואת לחצן המידע כדי להציג מידע מפורט של גלקטין-8 אנושי אינטראקציה עם 3-sialyl-LN סוג שתיים. גש למידע המבני על גלקטין-8 אנושי המוצג בדף עם שני צופים שונים. החזק את העכבר כדי לסובב את המולקולה ולהביא את הליגנד לקדמת הבמה עם תוכנת LiteMol.

עכבר מעל האינטראקציות המפורטות בצד שמאל כדי לעדכן את התצוגה מימין ולאתר היכן אינטראקציה מסוימת זו פועלת במבנה עם תוכנת PLIP. עיין בערכת הנתונים של HGI מדף הבית של GlyConnect על-ידי מעבר ישירות למאמר שאליו בוצעה הפניה בדף זה. לחץ על הקישור Compozitor בצד ימין של דף הזנת ההפניה כדי להעריך את העקביות של ערכת הנתונים.

שדה החיפוש כבר יתמלא בהפניה השווה למספר DOI בכרטיסיה המתקדמת של הכלי. הקלד glycan_type=O מקושר לאחר מספר DOI כדי לצמצם את החיפוש לגליקנים המקושרים ל- O. לאחר מכן לחץ על לחצן הוסף לבחירה כדי לאחזר את הנתונים ממסד הנתונים.

שמור את האפשרות לכלול צמתים וירטואליים נבחר ולחץ על כפתור גרף המחשב כדי להציג את הגרף של קומפוזיציות מחוברות. עבור אל כרטיסיית החלבון של GlyConnect Compozitor ומרשימת החלבון, בחר בין-אלפא טריפסין מעכב שרשרת כבדה H4. ודא כי בחירת המינים היא הומו ספיינס כברירת מחדל. בטל את הבחירה באפשרות N-Linked בסוג הגליקאן.

בחר רק THR 725 ברשימת האתר ולחץ על לחצן הוסף לבחירה. לאחר מכן לחץ על לחצן גרף המחשב כדי להציג את הגרף של קומפוזיציות מחוברות. כדי להבין את הצמתים הווירטואליים, לחץ על לחצן הייצוא מתחת לגרף.

בחר רק וירטואלי ולחץ על סמל הלוח כדי להעתיק את הבחירה של שמונה קומפוזיציות. הדבק את הבחירה בחלון השאילתה של הכרטיסיה המותאמת אישית של Compozitor. הגדר את תווית הבחירה בשדה קומפוזיציות, בחר O-Linked בשדה סוג הגליקאן ולחץ על לחצן הוסף לבחירה.

לבסוף, לחץ על כפתור גרף המחשב. הקשרים תלויי הרקמות בין חלבונים לגליקנים מוצגים בתפוקה זו של תמנון GlyConnect. כל החלבונים האנושיים הנושאים מבנים גליקניים היברידיים וסיליליים עם הרקמות שבהן הם באים לידי ביטוי מוצגים בתפוקה זו.

האסוציאציות עם שתן מודגשות מראה שני חלבונים, choriogonadotropin או GLHA אדם ו PSA איזופורם משותף או KLK3 אדם, מחובר למבנים גליקן מפוזרים. באופן דומה, האסוציאציות עם נוזל הזרע מודגשות מראה שני איזופורמים חלבון של PSA מחובר למבנים גליקן מקובצים. N-glycomes על גבי שני איזופורמים של PSA מוצגים בפלט של GlyConnect Compozitor.

צמתים כחולים מייצגים את הגליקנים המשויכים לאיזופורם המשותף ואלה של איזופורם הפאי הגבוה מיוצגים כצמתים אדומים. החפיפה בין גליקומים מוצגת כצמתי מגנטה. מספרים בתוך הצמתים מייצגים את מספר המבנים הגליקנים התואמים את הקומפוזיציה המסומנת בתווית בהתאם לתוכן מסד הנתונים של GlyConnect לגבי PSA.

גליקום PSA המוצג ב- GlyConnect הוצג כמתאם לגלקטין-8 המוצג ב- UniLectin3D באמצעות אפיטופ מסוף מסוג 3-sialyl-LN. זה מספק תרחיש סביר אך לא מובטח עבור אינטראקציות חלבון חלבון בתיווך גליקנים. קבוצה באיכות גבוהה של קומפוזיציות O-glycan הקשורים סרום אנושי נבדק בהשוואה לתוכן מסד הנתונים GlyConnect, ובכך מציע את האפשרות של התאמה אישית של קובץ הרכב גליקן לזיהוי מעודן של הגליקופטידים.

זה יכול להסתמך על קבוצה מינימלית של 20 קומפוזיציות זמינות מערכת נתונים אחת או להיות משופר עם 23 עד 26 פריטים שנאספו באופן רציונלי ב- GlyConnect כדי לחזק את העקביות של הסט. מפרוטוקול זה, חשוב לזכור כי לא ניתן להגביל את הגליקום לרשימת פריטים. וזה בדיוק עם כלי גליקויאנפורמטיקה, אתה יכול להראות את יחסי התלות בין פריטים אלה אשר בסופו של דבר יסביר את הפונקציה שלהם.