우리는 데이터 전처리, 공동 발현 클러스터링, 경로 농축 및 단백질 - 단백질 상호 작용 네트워크 분석을 포함한 상세한 프로토콜과 함께 정량적 단백체학 데이터에 대한 네트워크 분석을 수행하고 시각화하는 시스템 생물학 도구 JUMPn을 제시합니다.
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방법 논문
JUMPn: 프로테오믹스의 단백질 공동 발현 클러스터링 및 네트워크 분석을 위한 간소화된 응용 프로그램
이 논문에서
요약
초록
최근 질량 분광법 기반 프로테오믹스 기술이 발전함에 따라 수백 개의 프로테옴에 대한 심층 프로파일링이 점점 더 실현 가능해졌습니다. 그러나 이러한 귀중한 데이터 세트에서 생물학적 통찰력을 도출하는 것은 어렵습니다. 여기서 우리는 시스템 생물학 기반 소프트웨어 JUMPn 및 프로테옴을 모듈(예를 들어, 단백질 복합체)에 의해 연결된 샘플 및 단백질-단백질 상호작용(PPI) 네트워크에 걸쳐 단백질 공동발현 클러스터로 구성하기 위한 관련 프로토콜을 소개한다. R/Shiny 플랫폼을 사용하는 JUMPn 소프트웨어는 통합 데이터 시각화 및 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 공동 발현 클러스터링, 경로 농축 및 PPI 모듈 감지 분석을 간소화합니다. 프로토콜의 주요 단계는 JUMPn 소프트웨어의 설치, 차등적으로 발현된 단백질 또는 (dys) 조절된 프로테옴의 정의, 의미있는 공동발현 클러스터 및 PPI 모듈의 결정, 및 결과 시각화를 포함한다. 프로토콜이 등압 표지-기반 프로테옴 프로파일을 사용하여 입증되는 반면, JUMPn은 일반적으로 광범위한 정량적 데이터세트(예를 들어, 무표지 프로테오믹스)에 적용가능하다. 따라서 JUMPn 소프트웨어 및 프로토콜은 정량적 프로테오믹스에서 생물학적 해석을 용이하게 하는 강력한 도구를 제공합니다.
서론
질량 분광법 기반 산탄 총 프로테오믹스는 복잡한 샘플1의 프로테옴 다양성을 분석하기 위한 핵심 접근법이 되었다. 질량 분광법 계측2,3, 크로마토그래피4,5, 이온 이동성 검출6, 획득 방법(데이터 독립적7 및 데이터 의존적 획득8), 정량화 접근법(다중플렉스 등압 펩티드 라벨링 방법, 예를 들어, TMT9,10 및 무라벨 정량화11,12) 및 데이터 분석 전략의 최근 발전과 함께/ 소프트웨어 개발 13,14,15,16,17,18, 전체 프로테옴 (예를 들어, <....
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프로토콜
참고: 이 프로토콜에서, JUMPn의 사용은 TMT 등압 라벨 시약(27)에 의해 정량화된 B 세포 분화 동안 전체 프로테옴 프로파일링의 공개된 데이터세트를 이용함으로써 예시된다.
1. JUMPn 소프트웨어 설정
참고: JUMPn 소프트웨어를 설정하기 위한 두 가지 옵션이 제공됩니다: (i) 개인적인 용도로 로컬 컴퓨터에 설치; (ii) 여러 사용자를 위해 원격 Shiny 서버에 JUMPn을 배포합니다. 로컬 설치의 경우 인터넷에 액세스할 수 있고 ≥4Gb의 RAM을 사용하는 개인용 컴퓨터는 작은 샘플 크기(n< 30)의 데이터 세트에 대해 JUMPn 분석을 실행하기에 충분합니다. 더 큰 RAM(예를 들어, 16Gb)은 큰 코호트 분석(예를 들어, n=200개의 샘플)을 위해 필요하다.
- 로컬 컴퓨터에 소프트웨어를 설치합니다. 설치 후 웹 브라우저가 JUMPn을 시작하고 로컬 컴퓨터에서 분석을 실행하도록 허용하십시오.
- 온라인 지침에 따라 아나콘다42 또는 미니콘다43 을 설치합니다.
- JUMPn 소스 코드
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결과
우리는 JUMPn 성능을 최적화하고 평가하기 위해 게시 된 심층 단백체 데이터 세트 25,26,27,30 (그림 5 및 그림 6)과 데이터 시뮬레이션 57 (표 1)을 사용했습니다. WGCNA를 통한 공동발현 단백질 클러스터링 분석의 경우, 시료 간에 유의하게 변화된 단백질(예를 들어, 통계적 분석에 의해 검출된 차등적으로 발현된(DE) 단백질)을 입력으로 활용하는 것이 좋습니다. 분석을 위해 DE가 아닌 단백질을 포함시키는 것은 프로그램에 의해 더 많은 공동발현 클러스터가 반환될 수 있지만(더 큰 입력 크기로 인해), .......
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토론
여기서 우리는 JUMPn 소프트웨어와 그 프로토콜을 소개했는데, 이는 심층 정량적 단백체 데이터25,26,27,30,64를 사용하여 분자 메커니즘을 해부하기위한 여러 프로젝트에 적용되었습니다. JUMPn 소프트웨어 및 프로토콜은 공동 발현 네트워크 분석을 위한 DE 단백질의 고려, 포괄적이고 고품질의 PPI 네트워크의 편집, 간소화되고 사용자 친화적인 인터페이스를 통한 엄격한 통계 분석(예를 들어, 다중 가설 테스트의 고려에 의해)을 포함하여 완전히 최적화되었습니다. JUMPn에 의해 확인된 다수의 단백질 모듈은 기능적 실험 연구(25,27) 또는 독립적인 환자 코호트
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
기금 지원은 NIH (National Institutes of Health) (R01AG047928, R01AG053987, RF1AG064909, RF1AG068581 및 U54NS110435) 및 ALSAC (미국 레바논 시리아 관련 자선 단체)가 제공했습니다. MS 분석은 St. Jude Children's Research Hospital의 Proteomics and Metabolomics Center에서 수행되었으며, NIH Cancer Center Support Grant (P30CA021765)가 부분적으로 지원했습니다. 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| OS 10.15.7을 실행하는 2.3GHz 쿼드 코어 프로세서가 탑재된 MacBook Pro. | 애플 주식회사 | MacBook Pro 13'' | 소프트웨어 개발 및 테스트에 사용되는 하드웨어 |
| Anoconda | Anaconda, Inc. | 버전 4.9.2 | https://docs.anaconda.com/anaconda/install/ |
| miniconda | Anaconda, Inc. | 버전 4.9.2 | https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html |
| RStudio | 공익 법인 | 버전 4.0.3 | https://www.rstudio.com/products/rstudio/download/ |
| Shiny Server | RStudio 공익 법인 | https://shiny.rstudio.com/articles/shinyapps.html |
참고문헌
- Aebersold, R., Mann, M. Mass-spectrometric exploration of proteome structure and function. Nature. 537, 347-355 (2016).
- Senko, M. W., et al. Novel parallelized quadrupole/linear ion trap/orbitrap ....
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재인쇄 및 허가
