단백질 보존의 신속한 평가를 위한 종 간 감수성 도구를 예측하기 위한 서열 정렬 입증

화학적 안전성의 맥락에서 SeqAPASS 프로토콜은 독성 및 생물학적 경로 지식의 외삽을 위해 종의 다양성에 걸쳐 단백질 보존을 평가하기 위한 신속하고 간소화된 프로세스를 제공합니다. SeqAPASS는 신속한 종 간 외삽을 위한 단순화되고 투명하며 사용자 친화적인 웹 기반 인터페이스로 개발되었으며, 연구자와 의사 결정자 모두가 사용할 수 있습니다. 이 도구는 종 민감도에 대한 이용 가능한 정보를 사용하여 화학 독성 지식을 외삽하는 문제를 해결하여 실험실 환경에서 결코 테스트할 수 없는 수백에서 수천 종의 화학적 감수성을 일관되게 예측합니다.

SeqAPASS 도구 작업을 시작하려면 먼저 seqapass.epa.gov 로 이동합니다. 기존 사용자는 계정에 대한 로그인 버튼을 선택할 수 있습니다. 새 사용자는 홈페이지에서 링크를 선택하여 계정을 만들 수 있습니다.

SeqAPASS 도구에 로그인한 후 요청 SeqAPASS 실행 탭으로 이동합니다. SeqAPASS에는 사용자가 쿼리 단백질 표적을 식별하는 데 도움이 되는 몇 가지 유용한 리소스가 포함되어 있습니다. 이들은 단백질 표적 식별 아래의 드롭 다운 버튼을 클릭하여 액세스 할 수 있습니다.

단백질 표적이 확인되면 1차 아미노산 서열 비교에서 종별 또는 수탁별을 클릭합니다. 예를 들어, 뮤 오피오이드 수용체의 보존을 분석하려면 By Accession을 클릭하고 단백질 수탁 상자에 수탁 번호를 입력합니다. 단백질 가입이 사용자에 의해 이미 확인되지 않은 한, 종 검색 옵션이 권장됩니다.

요청 실행을 선택하여 쿼리를 시작합니다. 쿼리가 제출되면 페이지 맨 위에 있는 SeqAPASS 실행 상태 탭을 선택하여 제출된 실행의 상태를 확인합니다. 완료 시간은 현재 도구 사용량에 따라 다릅니다.

SeqAPASS 보고서 보기 탭에는 지정된 계정에서 수행된 모든 실행이 나열됩니다. 보고서 보기를 선택하여 웹 브라우저에서 데이터를 보고, 선택한 보고서 요청을 클릭하여 수준 1 쿼리 단백질 정보 페이지를 열고 결과 및 데이터 사용자 지정 옵션을 봅니다. 특정 단백질 도메인의 보존을 평가하는 레벨 2 SeqAPASS 분석을 개발하고 실행하려면 레벨 1 쿼리 단백질 정보 페이지에서 레벨 2 헤더 옆에 있는 더하기 기호를 클릭하여 레벨 2 쿼리 메뉴를 채웁니다.

도메인 선택 상자를 클릭하여 쿼리 단백질에 대한 기능 도메인 목록을 채웁니다. NCBI 보존된 도메인 데이터베이스에서 도메인이 식별되고 SeqAPASS 드롭다운 목록에서 선택되면 수준 2 쿼리를 시작합니다. 이 작업은 도메인 실행 요청 버튼을 클릭하여 수행됩니다.

수준 2 및 3 실행 새로 고침을 클릭하여 수준 2 데이터를 채웁니다. 수준 2 데이터 보기에서 완료된 도메인 선택 상자를 클릭하여 완료된 도메인 가입을 선택합니다. 그런 다음 수준 2 데이터 보기 단추를 클릭하여 결과를 열 수 있습니다.

선택한 레벨에 대한 SeqAPASS 보기 탭 아래에 데이터가 표시되며, 먼저 레벨 1 데이터를 살펴보겠습니다. 단백질 정보 쿼리 페이지에서 기본 또는 전체 보고서 옆에 있는 라디오 단추를 선택하여 압축된 형식 또는 확장된 형식으로 데이터를 봅니다. 종은 예 또는 아니오의 감수성 예측을 가질 것이며, 이는 단백질이 질의 서열에 대해 보존되는지 여부를 나타낸다.

보고서 내에서 적절한 단백질 가입 또는 종 ID를 클릭하여 NCBI 데이터베이스에 연결하고 추가 정보에 액세스합니다. 감수성 예측이 있는 종에 해당하는 독성 데이터를 탐색하려면 결과 표의 오른쪽으로 스크롤하여 ECOTOX 열을 봅니다. 링크를 클릭하여 독성 데이터를 찾을 수 있는 ECOTOXicology 지식 기반 내에서 해당 종을 엽니다. 전체 및 기본 보고서 외에도 레벨 1 요약 보고서 보기를 선택하여 데이터의 요약 보고서를 볼 수 있습니다.

요약 보고서에는 분류 그룹 전체의 요약 메트릭 및 민감도 예측이 표시됩니다. 모든 보고서 형식의 데이터를 쉽게 다운로드할 수 있습니다. 원하는 보고서 유형을 선택한 상태에서 표 다운로드를 클릭하여 스프레드시트 파일로 저장합니다.

수준 2 데이터를 보려면 SeqAPASS 보기 탭의 맨 위로 스크롤하여 수준 2를 선택합니다. 레벨 2 SeqAPASS 데이터는 레벨 1과 같은 보고서에 표시되며 쿼리 단백질 정보 페이지 하단에서도 사용할 수 있습니다. 원하는 보고서 유형 옆에 있는 라디오 버튼을 선택하여 데이터를 봅니다.

레벨 2 보고서는 단백질 도메인에 대한 추가 정보와 함께 레벨 1과 유사한 정보를 표시합니다. SeqAPASS 데이터는 해석을 용이하게 하기 위해 쉽게 시각화할 수 있습니다. 시각화 옆에 있는 더하기 기호를 클릭한 다음 데이터 시각화 버튼을 클릭하여 새 탭에서 대화형 BoxPlot을 엽니다.

새 탭에서 BoxPlot 버튼을 선택합니다. BoxPlot 페이지의 맨 위에 있는 컨트롤 옵션은 사용자가 그래프를 사용자 지정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 사용자는 그래프에서 분류 그룹을 추가하거나 제거하고, 범례에 표시할 종을 선택하고, 종 이름이 표시되는 방법을 선택하고, 위협받거나 멸종 위기에 처한 종과 같은 특정 종 하위 집합을 강조 표시할 수 있습니다.

시각화를 쉽게 내보내고 저장할 수 있습니다. BoxPlot 다운로드를 클릭하여 파일 유형을 선택하고 그림을 다운로드합니다. 다운로드하기 전에 사용자는 이미지의 파일 형식 해상도를 사용자 지정할 수 있습니다.

대부분의 분석에는 기본 보고서 설정으로 충분하지만 단백질 정보 쿼리 메뉴의 맨 위에 있는 하위 메뉴를 사용하여 파라미터를 변경할 수 있습니다. 현재 보고서 설정을 기록하려면 현재 보고서 설정 다운로드 단추를 클릭하여 적용된 현재 설정을 캡처하는 파일을 다운로드합니다. 이것은 레벨 1과 레벨 2에 대해 수행 할 수 있습니다.

여기서 예제는 레벨 1에 대한 것입니다. 레벨 3 SeqAPASS 분석을 시작하려면 레벨 1 쿼리 단백질 정보 페이지로 이동하고 레벨 3 헤더 옆에 있는 더하기 기호를 클릭하여 개별 아미노산 잔기 비교를 허용하는 레벨 3 쿼리 메뉴를 채웁니다. 레벨 3 분석을 수행하기 전에 기존 문헌 검토를 통해 특정 아미노산 잔기를 식별해야 합니다.

참조 탐색기 옆에 있는 더하기 기호를 클릭하여 참조 탐색기 도구를 엽니다. 이렇게 하면 미리 정의된 부울 문자열을 생성하여 사용 가능한 문헌을 쿼리하는 데 도움이 될 수 있습니다. Google 학술 검색 링크 생성을 클릭하여 문헌 검색 문자열을 생성합니다.

이것은 복사하여 원하는 문헌 데이터베이스를 검색하는 데 사용할 수 있습니다. 또는 Google 학술검색 검색을 선택하면 사전 정의된 검색 문자열을 사용하여 Google 학술 검색 문헌이 자동으로 검색됩니다. 아미노산 잔기가 선택되면 사용자는 레벨 3 분석을 설정할 수 있습니다.

사용자가 선택한 종을 정렬하고 비교할 템플릿 시퀀스를 선택합니다. 선택적으로 추가 템플릿 시퀀스를 추가 비교 상자에 입력할 수 있습니다. 특정 시퀀스를 정렬하기 전에 사용자는 사용자 정의 실행 이름을 입력해야 합니다.

실행을 식별하는 데 사용됩니다. 분류 그룹 선택 상자에서 분류 그룹을 선택합니다. 이 과정은 사용자가 보존을 위해 평가하고자하는 모든 분류 학적 그룹에 대해 반복 될 것입니다.

템플릿 시퀀스에 정렬하기 위해 원하는 모든 종이 선택되면 잔차 실행 요청을 선택합니다. 모든 종이 정렬되면 수준 2 및 3 실행 새로 고침을 클릭하여 수준 3 실행 이름 선택 메뉴를 완료된 수준 3 작업으로 채웁니다. 수준 3 데이터는 개별 분류 그룹 또는 여러 분류 그룹에서 볼 수 있습니다.

수준 3 데이터 결합을 클릭하여 수준 3 결합 대화 상자를 열고 여러 분류 그룹을 동시에 분석합니다. 수준 3 보고서 결합 대화 상자를 사용하여 비교의 기준으로 사용할 수준 3 템플릿을 선택합니다. 다음으로, 비교할 완료된 작업을 선택합니다.

수준 3 작업을 원하는 대로 정렬하고 수준 3 데이터 보기를 클릭하여 수준 3 보고서 페이지를 생성합니다. 레벨 3 주형 단백질 정보 페이지에는 주형 서열에서 이전에 식별된 아미노산 위치가 표시되며 정렬을 위해 선택할 수 있습니다. 텍스트 상자에 위치를 쉼표로 구분하여 입력하거나 잔차 목록에서 선택합니다.

모든 위치가 입력되면 잔류물 목록으로 복사를 선택하여 잔차를 선택 상자로 셔틀합니다. 모든 아미노산 위치가 선택되고 정확도가 확인되면 보고서 업데이트를 클릭하여 정렬된 서열을 지정된 위치로 업데이트합니다. 페이지 아래쪽으로 스크롤하여 결과 보고서를 봅니다.

이전 수준과 마찬가지로 기본 또는 전체 보고서 옆에 있는 라디오 단추를 선택하여 보고서 유형을 선택합니다. 레벨 3 보고서는 유사한 종과 단백질을 표시하며 평가된 각 아미노산 잔기에 대한 정렬 및 보존 정보를 포함합니다. 보고서를 저장하려면 보고서 아래쪽에 있는 표 다운로드를 클릭하고 스프레드시트 파일로 저장합니다.

사용자는 수준 3 요약 보고서 보기를 선택하여 요약 보고서 테이블을 보고 다운로드할 수도 있습니다. 수준 3 데이터에 대한 시각화를 보려면 시각화 헤더 옆에 있는 더하기 기호를 클릭하고 데이터 시각화를 선택하여 새 페이지를 엽니다. 시각화 정보 페이지에서 Heat Map을 클릭하여 대화형 그래픽과 컨트롤을 엽니다.

시각화 페이지의 컨트롤 아래에서 히트 맵에 표시할 분류 그룹을 선택하고, 화살표 버튼을 사용하여 이동하고, 원하는 경우 순서를 변경합니다. 기본적으로 히트 맵 시각화에는 종의 공통 이름, 전체 감수성 예측 및 각 아미노산 잔기의 일치 상태가 표시됩니다. 히트 맵 설정을 조작하기 위한 옵션은 Control 제목 아래의 확장 가능한 메뉴에 있습니다.

보고서 옵션에서 단순 또는 전체 보고서를 선택할 수 있으며 표시된 종을 일반 또는 학명 간에 전환할 수 있습니다. 선택적 선택에서 ortholog 후보, 멸종 위기 종, 멸종 위기에 처한 종 및 공통 모델 유기체와 같은 종의 하위 집합을 선택하고 히트 맵에서 강조 표시할 수 있습니다. 히트 맵 설정에서 히트 맵에 표시되는 정보는 확인란을 선택 취소하고 선택하여 사용자 지정할 수 있습니다.

감수성 예측 및 감수성 텍스트를 제거할 수 있으며 아미노산 정렬 및 아미노산 정보를 제거할 수 있습니다. 히트 맵 시각화를 저장하려면 히트맵 다운로드를 클릭하고 원하는 파일 형식을 선택합니다. SeqAPASS는 사용자가 수준과 종에 걸쳐 감수성 예측을 동시에 신속하게 평가할 수 있는 결정 요약 보고서를 제공합니다.

결과 또는 데이터 시각화 페이지에서 DS Report로 수준 푸시를 클릭하면 데이터가 DS 보고서 탭으로 전송되어 모든 수준의 분석을 결합하고 표시할 수 있습니다. 뮤 오피오이드 수용체에 대한 레벨 1 분석 결과는 포유류, 조류, 파충류, 양서류 및 대부분의 어종에 대한 퍼센트 유사성이 이 컷오프 이상으로 떨어지고 예의 감수성 예측을 받는 55%의 감수성 컷오프를 보여줍니다. 컷오프 완전히 아래에 있는 상자는 아니오의 감수성 예측을 받습니다.

뮤 오피오이드 기능 도메인에 대한 레벨 2 분석은 포유류, 조류, 파충류, 양서류 및 대부분의 어종과의 88% 유사성의 더 높은 감수성 컷오프를 식별하여 보존에 대한 또 다른 증거 또는 척추동물 전반에 걸친 뮤 오피오이드 수용체를 제공했습니다. 레벨 3 분석 내에서 평가 된 모든 종은 예의 감수성 예측을 초래했습니다. 이러한 아미노산은 강력한 뮤 오피오이드 수용체 작용제와 강력한 길항제 모두의 결합에 중요하기 때문에 이러한 데이터는 인간 수용체를 표적으로 하는 오피오이드 화합물이 척추동물 종의 수용체와 유사하게 상호 작용할 수 있음을 시사합니다.

SeqAPASS의 레벨 3은 가설 생성에 유용합니다. 중요한 아미노산 잔기가 관심 단백질에 대해 알려지지 않은 경우에도 이 도구를 사용하여 종을 살펴보고 보존이 존재하거나 덜 보존되는 위치를 식별할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 가설은 부위 지향 돌연변이 유발 연구와 같은 분자 생물학 기술로 테스트할 수 있습니다.

SeqAPASS의 초기 초점은 화학적 표적이었습니다. 그러나 우리의 연구는 1 차 대사 효소, 수송 단백질 및 생물 축적에 관여하는 단백질을 탐구하기 위해 확대되고 있습니다.