Risorse bioinformatiche per lo studio delle interazioni proteiche glicano-mediate

La bioformatica riguarda l'uso dei computer per risolvere domande in biologia. La glicoinformatica riguarda l'uso dei computer per risolvere domande in glicobiologia. Con la glicoinformatica, sviluppiamo database che memorizzano dati glicemici o glicoproteomici che possono essere sfogliati o cercati, e sviluppiamo anche strumenti per visualizzare e confrontare questi dati.

Il ruolo dei glicani è sempre più riconosciuto come importante per la salute e la malattia, e la glicoinformatica sta cercando di portare avanti anche questo. Catherine Hayes è formata in glicobiologia e lavora come data scientist. Julien Mariethoz è formato in informatica e coordina gli sviluppi di database e strumenti.

Vai al sito glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy e nel menu più a sinistra, seleziona la casella glycoproteins. Il grafico a bolle a destra ingrandirà la bolla corrispondente a quella categoria, quindi fare clic sulla bolla GlyConnect per aprire la home page di GlyConnect in una nuova scheda.

Seleziona il pulsante della proteina e nella pagina di visualizzazione delle proteine, digita la prostata nella finestra di ricerca. Fare clic su 790 corrispondente all'isoforma comune dell'antigene prostatico specifico o PSA. Successivamente, nella barra multicolore in alto, fare clic sul pulsante sorgente in verde per visualizzare i tipi di campione da cui sono stati elaborati i dati pubblicati.

Fare clic sul pulsante della malattia per verificare il contenuto relativo alla salute del database. Quindi fare clic sul pulsante struttura per visualizzare l'elenco completo di 135 strutture associate a PSA dai dati glicemici. Fare clic sul pulsante di composizione per le 78 composizioni associate determinate da esperimenti di glicoproteomica.

Clicca su qualsiasi struttura o composizione per ottenere ulteriori dettagli. Per ridurre l'ambiguità delle composizioni, fare clic sulla struttura suggerita sotto una composizione selezionata. Un suggerimento viene fatto ogni volta che la conta dei monosaccaridi coincide con quella di una struttura elencata.

Per esplorare completamente la pagina delle proteine, visualizza ulteriori dettagli sul lato destro della pagina. Vai alla homepage di Octopus per confermare la presenza di tratti strutturali comuni nella diversità dei glicani collegati al PSA, mantieni selezionata la scheda N-Linked per impostazione predefinita, passa alla sottoscheda dei core e fai clic sull'icona ibrida. Quindi passare alla sottoscheda proprietà, selezionare l'icona sialylated e fare clic sul pulsante di ricerca verde.

Nel grafico delle relazioni visualizzato, passare il puntatore del mouse su H6N4F1S1 per evidenziare i collegamenti a sette proteine in tre strutture. Confronta questo passando il mouse su H6N4F2S1 che individua le due isoforme di PSA. Passa il mouse sopra l'ID della struttura per mostrare la sua rappresentazione SNFG e fai clic su di esso per aprire la pagina corrispondente.

Cambia i nodi centrali in tessuti e quindi posiziona il cursore sull'urina o sul liquido seminale al centro del grafico per visualizzare diverse associazioni. Cambia i nodi centrali in malattia per visualizzare 13 opzioni, una delle quali è il cancro alla prostata. L'unica proteina associata è il PSA.

Quindi, fai clic sul pulsante Cancella per aggiornare la ricerca. Passare alla sottoscheda delle proprietà e fare clic sull'icona bi-antenna. Quindi passare alla sottoscheda determinanti, selezionare l'icona 3-sialyl-LN digitare due e fare clic sul pulsante di ricerca verde.

Controllare le associazioni recuperate dal polpo con glicani bi-antennari contenenti un motivo terminale 3-silil-LN di tipo due. Cambia i nodi centrali in tessuti per una lettura più facile e passa il mouse su KLK3_human per collegare direttamente il liquido seminale con l'isoforma comune del PSA e sette strutture. Torna alla pagina delle proteine, in questo caso PSA, per eseguire la scansione delle potenziali relazioni tra ciascuna composizione in un elenco di esse.

Sul lato destro della pagina di ingresso PSA, fare clic sul collegamento Compozitor. Assicurarsi che i campi di ricerca di Compozitor siano precompilati con i dettagli della voce ID 790 nella scheda proteina. Fare clic sul pulsante Aggiungi alla selezione per recuperare i dati dal database.

Deseleziona l'opzione includi nodi virtuali e quindi fai clic sul pulsante calcola grafico per visualizzare un grafico che mostra un insieme ben collegato di 78 composizioni che rappresentano il PSA N-glicoma e un grafico a barre che mostra le principali caratteristiche dei glicani. Rimanere nella scheda proteica principale e selezionare l'antigene prostatico specifico ad alta isoforma Pi nel campo proteico. Fare clic sul pulsante Aggiungi alla selezione per recuperare i dati dal database che ammontano a 57 composizioni.

Fare clic sul pulsante calcola grafico per generare i grafici sovrapposti di entrambe le isoforme e valutare le differenze nei glicomi delle due isoforme psa. Vai al sito www.unilectin. eu e clicca sul pulsante UniLectin3D.

Fare clic sul pulsante di ricerca del glicano, quindi fare clic sul diamante viola che rappresenta un acido sialico che richiede la visualizzazione di tutti i motivi leganti il glicano che terminano con un acido sialico memorizzato nel database. Fare clic sul motivo 3-sialyl-LN di tipo due per richiedere la visualizzazione di tutte le lectine per le quali è nota una struttura 3D che conferma l'interazione con 3-sialyl-LN di tipo due. Opzione di ricerca per campo.

Nel campo delle specie, tipo Homo sapiens. Fare clic sul pulsante Esplora strutture a raggi X per filtrare l'elenco originale. Rimane solo una voce, cioè la galectina-8 umana.

Fare clic sul pulsante Visualizza la struttura e le informazioni 3D per visualizzare informazioni dettagliate sulla galectina-8 umana che interagisce con 3-sialyl-LN di tipo due. Accedi alle informazioni strutturali sulla galectina-8 umana visualizzate sulla pagina con due diversi spettatori. Tenere il mouse per girare la molecola e portare il ligando alla ribalta con il software LiteMol.

Passa il mouse sulle interazioni elencate a sinistra per aggiornare la vista a destra e individuare dove quella particolare interazione agisce nella struttura con il software PLIP. Sfoglia il set di dati HGI dalla home page di GlyConnect andando direttamente all'articolo di riferimento in questa pagina. Fare clic sul collegamento Compozitor sul lato destro della pagina di immissione di riferimento per valutare la coerenza del set di dati.

Il campo di ricerca sarà già riempito con riferimento uguale al numero DOI nella scheda avanzata dello strumento. Digitare glycan_type=O-linked dopo il numero DOI per restringere la ricerca ai glicani legati all'O. Quindi fare clic sul pulsante Aggiungi alla selezione per recuperare i dati dal database.

Mantieni selezionata l'opzione includi nodi virtuali e fai clic sul pulsante Calcola grafico per visualizzare il grafico delle composizioni connesse. Vai alla scheda delle proteine di GlyConnect Compozitor e dall'elenco delle proteine, seleziona l'inibitore della tripsina inter-alfa H4. Assicurarsi che la selezione delle specie sia Homo sapiens per impostazione predefinita. Deselezionare N-Linked nel tipo di glicano.

Selezionare solo THR 725 nell'elenco dei siti e fare clic sul pulsante Aggiungi alla selezione. Quindi fare clic sul pulsante calcola grafico per visualizzare il grafico delle composizioni collegate. Per dare un senso ai nodi virtuali, fai clic sul pulsante di esportazione sotto il grafico.

Seleziona solo virtuale e fai clic sull'icona degli appunti per copiare la selezione di otto composizioni. Incolla la selezione nella finestra di query della scheda personalizzata di Compozitor. Imposta l'etichetta di selezione nel campo composizioni, seleziona O-Linked nel campo tipo glicano e fai clic sul pulsante Aggiungi alla selezione.

Infine, fai clic sul pulsante calcola grafico. Le associazioni tessuto-dipendenti tra proteine e glicani sono mostrate in questa produzione di GlyConnect Octopus. Tutte le proteine umane che trasportano strutture glicane ibride e sialilate con i tessuti in cui sono espresse sono visualizzate in questo output.

Le associazioni con l'urina sono evidenziate mostrando due proteine, coriogonadotropina o GLHA umana e PSA isoforma comune o KLK3 umano, collegate alle strutture glicani sparse. Allo stesso modo, le associazioni con il liquido seminale sono evidenziate mostrando due isoforme proteiche di PSA collegate alle strutture glicaniche raggruppate. Gli N-glicomi sovrapposti delle due isoforme di PSA sono mostrati nell'output di GlyConnect Compozitor.

I nodi blu rappresentano i glicani associati all'isoforma comune e quelli dell'isoforma pi alta sono rappresentati come nodi rossi. La sovrapposizione tra glicomi è mostrata come nodi magenta. I numeri all'interno dei nodi rappresentano il numero di strutture glicaniche che corrispondono alla composizione etichettata in base al contenuto del database GlyConnect relativo al PSA.

Il glicoma PSA visualizzato in GlyConnect ha dimostrato di essere correlato alla galectina-8 visualizzata in UniLectin3D tramite l'epitopo terminale a due tipi 3-sialyl-LN. Ciò fornisce uno scenario probabile ma non garantito per le interazioni proteina-proteina mediate dai glicani. Un set di alta qualità di composizioni di O-glicano associate al siero umano è stato esaminato e confrontato con il contenuto del database GlyConnect, offrendo così la possibilità di personalizzare un file di composizione glicano per l'identificazione raffinata dei glicopeptidi.

Potrebbe fare affidamento sul set minimo di 20 composizioni disponibili da un set di dati o essere migliorato con 23-26 elementi raccolti razionalmente in GlyConnect per rafforzare la coerenza del set. Da questo protocollo, è importante ricordare che un glicoma non può essere limitato a un elenco di elementi. E che proprio con gli strumenti glicoinformatici, puoi mostrare le dipendenze tra questi elementi che alla fine spiegheranno la loro funzione.