ここでは、米国環境保護庁の配列アライメントを利用して種感受性を予測する(SeqAPASS)ツールの最新バージョンを利用するためのプロトコルを紹介します。このプロトコルは、タンパク質の保存を迅速に分析し、種全体の化学物質感受性のカスタマイズ可能で簡単に解釈可能な予測を提供するためのオンラインツールの適用を示しています。
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この記事について
サマリー
要約
米国環境保護庁の種感受性を予測するための配列調整(SeqAPASS)ツールは、研究者や規制当局が種全体の毒性情報を推定できるようにする、高速で無料で入手できるオンラインスクリーニングアプリケーションです。ヒト細胞、マウス、ラット、ゼブラフィッシュなどのモデル系の生物学的標的については、さまざまな化学物質の毒性データを利用できます。タンパク質ターゲット保全の評価を通じて、このツールは、そのようなモデルシステムから生成されたデータを、毒性データが不足している他の何千もの種に外挿し、相対的な固有の化学物質感受性の予測をもたらすために使用できます。ツールの最新リリース(バージョン2.0〜6.1)には、公開用のデータの迅速な合成、解釈、および使用とプレゼンテーション品質のグラフィックスを可能にする新機能が組み込まれています。
これらの機能の中には、カスタマイズ可能なデータ視覚化と、解釈を容易にするためにSeqAPASSデータを要約するように設計された包括的な要約レポートがあります。このホワイトペーパーでは、ジョブの送信、さまざまなレベルのタンパク質配列比較のナビゲート、および結果のデータの解釈と表示を通じてユーザーをガイドするプロトコルについて説明します。SeqAPASS v2.0-6.0 の新機能が強調表示されています。さらに、このツールを使用してトランスサイレチンとオピオイド受容体タンパク質の保存に焦点を当てた2つのユースケースについて説明します。最後に、SeqAPASSの長所と限界について説明し、ツールの適用性の範囲を定義し、種間外挿のさまざまなアプリケーションを強調します。
概要
従来、毒物学の分野は、化学物質の安全性評価に必要なデータを提供するために、全動物試験の使用に大きく依存してきました。このような方法は、通常、コストとリソースを大量に消費します。しかし、現在使用されている化学物質の数が多く、新しい化学物質が急速に開発されているため、世界的には、より効率的な化学物質スクリーニング方法の必要性が認識されています1,2。この必要性とその結果としての動物実験からのパラダイムシフトは、ハイスループットスクリーニングアッセイ、ハイスループットトランスクリプトミクス、次世代シーケンシング、計算モデリングなど、多くの新しいアプローチ方法の開発につながり、これらは有望な代替試験戦略です3,4。
化学物質曝露によって潜在的に影響を受ける多様な種全体で化学物質の安全性を評価することは、従来の毒性試験だけでなく、新しいアプローチ方法でも永続的な課題でした。比較および予測毒物学の進歩は、異なる種の相対的な感受性を理解するためのフレームワークを提供し、計算方法の技術的進歩はこれらの方法の適用可能性を高め続けています。過去10年間、既存の遺伝子およびタンパク質配列データベースと特定の化学分子標的の知識を活用して、種間外挿の予測アプローチをサポ....
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プロトコル
1. はじめに
メモ: ここで紹介するプロトコルは、ツールの有用性と主要な機能に重点を置いています。方法、機能、およびコンポーネントの詳細な説明は、包括的なユーザーガイド(表1)のWebサイトにあります。
表 1: SeqAPASS ツールの進化 初期展開から SeqAPASS ツールに追加された機能と更新プログラムの一覧。略語:SeqAPASS =種全体の感受性を予測するための配列アラインメント。ECOTOX = ECOTOXicologyナレッジベース。 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
- Chrome を使用した https://seqapass.epa.gov/seqapass に移動します。[ログイン] を選択して既存のアカウントを使用するか、指示に従って SeqAPASS アカウントを作成し、ユーザーが完了したジョブを実行、保存、アクセス、およびカスタマイズできるようにします。
- 分析を行う前に、まず既存の文献または既存のデータを確認し....
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結果
SeqAPASSツールの適用を実証し、新機能を強調するために、タンパク質保存が種間で化学的感受性に違いがあること(ヒトトランスサイレチン)と違いがないこと(オピオイド受容体[MOR])μ予測する事例を表す2つのケーススタディについて説明します。これらの例の最初の例は、有害な結果経路(AOP、定義については表2を参照)の適用性のドメインを予測するためのタンパク質配列/構造の比較に対処し、 2 番目の例は、廃水に存在するオピオイドに対する種間感受性に関連する研究仮説の開発に焦点を当てています。これらのケーススタディで説明されている基本的なアプローチは、あらゆる化学物質に適用でき、意思決定と研究のためのこのツールの幅広い有用性を示しています。
甲状腺ホルモンは正常な成長と発達に不可欠です。それらは甲状腺で合成され、血流に分泌され、そこで分布タンパク質に結合し、体全体に循環します14,15,16,17,18。
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ディスカッション
毒物学的に関心のある化学物質にさらされる可能性のある生物のゲノム的、表現型的、生理学的、および行動的多様性を捉えるのに十分な種を経験的にテストすることは現実的ではないという認識が広まっています。SeqAPASSの目標は、既存および継続的に拡大しているタンパク質配列および構造データを最大限に活用して、分子レベルの比較を通じて、試験された生物から数百または数千の他の種への化学毒性データ/知識の外挿を支援し、情報を提供することです。SeqAPASSツールは、透過的に生成およびダウンロード可能な要約表、インタラクティブなデータの視覚化、絶滅危惧種や絶滅危惧種、および一般的なモデル生物の簡単な識別を含む合理化された迅速な分析を通じて、科学者、リスク評価者、規制当局のタンパク質配列比較の複雑さを軽減するように設計されています。ここでは、一次アミノ酸配列の類似性、機能ドメインの保存、および化学-タンパク質およびタンパク質-タンパク質相互作用に関与する重要なアミノ酸を評価するために、SeqAPASSレベル1、2、および3を実行するためのプロトコルについて説明します。SeqAPASSの各レベル分析から収集された一連の証拠は、種全体の化学物質感受性を予測し.......
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開示事項
著者は開示する利益相反を持っていません。
謝辞
著者らは、Daniel L. Villeneuve博士(米国EPA、計算毒性学および曝露センター)とJon A. Doering博士(ルイジアナ州立大学環境科学部)が原稿の以前の草稿にコメントを提供してくれたことに感謝する。この作業は、米国環境保護庁の支援を受けました。このホワイトペーパーで表明された見解は著者のものであり、必ずしも米国環境保護庁の見解や政策を反映しているわけではなく、商号や商用製品の言及は連邦政府による承認を示すものでもありません。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| スプレッドシートプログラム | N/A | N/A | CSV ファイルの表示と操作に使用できる任意のプログラム (Microsoft Excel、OpenOffice Calc、Google ドキュメントなど) を使用して、データ エクスポート ファイルにアクセスできます。 |
| 基本的なコンピューティングセットアップとインターネットアクセス | N/A | N/A | SeqAPASSは、インターネット接続を介して簡単に使用できる無料のオンラインツールです。ソフトウェアのダウンロードは必要ありません。 |
参考文献
- Krewski, D., et al. Toxicity testing in the 21st century: a vision and a strategy. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 13 (2-4), 51-138 (2010).
- Wang, Z., Walker, G. W., Muir, D. C. G., Nagatani-Yoshida, K.
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再版と許可
