Een snelle en kwantitatieve methode voor de posttranslationele wijziging en Variant ingeschakeld toewijzing van peptiden aan Genomes
May 22nd, 2018
Hier presenteren we de proteogenomic tool PoGo en protocollen voor snelle, kwantitatieve, posttranslationele modificaties en variant ingeschakeld toewijzing van peptiden vastgesteld door middel van de Spectrometrie van de massa op referentie genomen. Dit hulpprogramma is van nut om te integreren en proteogenomic en persoonlijke proteomic studies interfacing met orthogonale genomics gegevens visualiseren.
Het algemene doel van dit softwareprotocol is om het gebruik van PoGo te demonstreren om peptiden met geassocieerde post-translationele modificaties en kwantitatieve informatie uit massaspectrometrie-experimenten te kaarten naar referentiegenomen en integratie en visualisatie met orthogonale genomica-gegevens mogelijk te maken. Deze tool kan helpen om genomische informatie toe te voegen aan de peptidelijsten die gegenereerd worden door massaspectrometrie proteomics-zoekopdrachten, zodat integratie met RNA-sequencing-gegevens kan worden gefaciliteerd. Het belangrijkste voordeel van deze tool is dat het eenvoudig te gebruiken is, snel is en extra informatie ondersteunt, zoals post-translationele modificaties, kwantificering en aminozuurvariatie.
Om te beginnen, download en installeer de software die in deze video wordt gedemonstreerd, zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol. Eenmaal geïnstalleerd, navigeer naar de PoGo GUI-executables map en start het programma door te dubbelklikken op het PoGo GUI-pictogram. Gebruik de selectieknop naast de PoGo-executable.
Navigeer vervolgens in de executables-map naar de relevante besturingssysteemsubmap en selecteer het uitvoerbare PoGo-bestand. Bevestig de selectie door op openen te klikken. Selecteer vervolgens het referentie-invoerbestand voor eiwitsequenties door op selecteren te klikken.
Navigeer naar de gegevensmap en selecteer het vertalingssnelle dagbestand. Bevestig de selectie door op openen te klikken. Selecteer het transcript-annotatiebestand met behulp van de selectieknop.
Navigeer vervolgens naar de gegevensmap, selecteer het annotatie GTF-bestand en klik op openen. Voeg het peptide-identificatiebestand toe met behulp van de toevoegen-knop naast peptidebestanden. Selecteer hier het bestand in het ondersteunde formaat MZ Tab, MZ Ident ML of MZ ID, of in het tab-gescheiden vierkolomsformaat.
Verwijder bovendien de selectievakjes naast BED NGTF in de uitvoerformaatselectie. Laat alleen PTM BED en GCT geselecteerd. Selecteer vervolgens de juiste soort voor de gegevens in de vervolgkeuzelijst en start het toewijzen door op starten te klikken.
Laad eerst het PoGo-uitvoerbestand dat eindigt op _ptm. bed in de integratieve genomics viewer. Herhaal dit ook voor het bestand dat eindigt op _noptm.bed.
Dit bestand bevat alle peptiden die zonder enige modificatie zijn gevonden. Herschik de tracks door ze te slepen en neer te zetten op de gewenste positie in de lijst. Elk bestand zal worden weergegeven als afzonderlijke tracks met de naam van het bestand die de track identificeert.
Elke track wordt aanvankelijk op een samengevouwen manier weergegeven. Om ze uit te vouwen, klikt u met de rechtermuisknop op de tracknaam en selecteert u uitgevouwen voor een volledige weergave van de peptiden inclusief de sequenties. Laad nu het bestand dat eindigt op gct.
Dit bestand bevat de peptide-kwantificeringsinformatie. In tegenstelling tot de eerder geladen bestanden, zal elk geannoteerd monster worden geladen als een afzonderlijke track. Herschik de monsters zoals gewenst met behulp van sleep- en neerzetbewerkingen.
Navigeer binnen het genoom door een chromosoom te selecteren in de vervolgkeuzelijst door op een deel van een chromosoom te klikken en vast te houden om in te zoomen of door de genomische coördinaten in te typen. PoGo-toewijzing kan worden uitgevoerd met behulp van de grafische gebruikersinterface of via de opdrachtregelinterface. In dit deel van het protocol wordt de opdrachtregelinterface gebruikt om de uitwisselbaarheid te benadrukken.
Om de variantpeptiden die zijn verkregen door de vorige stappen in het tekstprotocol, te kaarten naar het referentiegenoom, opent u een opdrachtprompt en navigeert u naar de uitvoerbare map van PoGo. Typ vervolgens de hier getoonde opdracht. Bevestig de uitvoering door op de enter-toets te drukken en wacht tot de uitvoering is voltooid voordat u verdergaat.
Visualiseer de peptiden die zijn toegewezen zonder mismatch en met mismatch in de integratieve genomics viewer. In de PoGo grafische gebruikersinterfacesoftware, voegt u de peptide-identificatiebestanden toe door de toevoegen-knop naast peptidebestanden te gebruiken en selecteer enkele of meerdere bestanden en sleep en neer in het lege veld onder peptidebestanden. Schakel vervolgens de selectievakjes naast PTM BED, GTF en GCT uit in het uitvoerformaatgedeelte en laat alleen BED geselecteerd.
Selecteer bovendien de optie meerdere invoerbestanden samenvoegen tot één uitvoerbestand. Dit resulteert in één uitvoerbestand dat alle peptiden van de invoerbestanden combineert. Als deze optie niet is geselecteerd, resulteert dit in een sequentiële uitvoering van het programma voor elk invoerbestand afzonderlijk.
Selecteer vervolgens de juiste soort voor de gegevens uit de vervolgkeuzelijst die consistent is met de fast day NGTF-bestanden. Eenmaal geselecteerd, start u het toewijzen door op de startknop te klikken. Om een track hub te genereren uit toegewezen peptiden, opent u een terminalvenster en typt u de volgende opdracht in de opdrachtprompt.
Bevestig de uitvoering door op de enter-toets te drukken. De uitvoering duurt slechts kort en eenmaal voltooid, brengt u de gegenereerde track hub met alle inhoud over naar een webtoegankelijke FTP-server of GitHub.
Navigeer in een webbrowser naar de UCSC Genome browser en selecteer My Data Track Hubs. Klik vervolgens op het tabblad My Hubs. Kopieer de URL naar de track hub in het tekstveld en laad vervolgens de track hub door op add hub te klikken.
Selecteer ten slotte de genoombrowser om de browserweergave in te voeren. De aangepaste track hub wordt bovenaan de lijst weergegeven. Als meerdere BED-bestanden de basis vormen voor de track hub, zal elk van de bestanden worden weergegeven als een afzonderlijke track binnen de hub.
PoGo en twee andere proteogenomics mapping-tools worden hier vergeleken op basis van hun algehele geheugengebruik en analytische runtime. PoGo presteert aanzienlijk beter dan de andere tools, zowel in snelheid als in geheugengebruik, en is in staat om post-translationele modificaties en kwantitatieve informatie die geassocieerd zijn met peptiden, op het genoom te kaarten. PoGo maakt gebruik van de kleuroptie om eenvoudige visuele hulp te bieden met betrekking tot de uniciteit van peptide-toewijzing binnen het genoom.
Mappings in rood geven uniciteit voor een enkel transcript aan, terwijl blokhalverwege mappings naar een enkel gen a
Overzicht
Dit artikel presenteert PoGo, een proteogenomische tool ontworpen voor de snelle en kwantitatieve mapping van peptiden die zijn geïdentificeerd door middel van massaspectrometrie op referentiegenomen. Het maakt de integratie en visualisatie van proteogenomische gegevens mogelijk naast orthogonale genomische gegevens.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Proteogenomics
- Massaspectrometrie
- Integratie van genomische gegevens
Achtergrond
- PoGo maakt de mapping van peptiden met post-translationele modificaties mogelijk.
- Het ondersteunt integratie met RNA-sequencinggegevens.
- De tool is ontworpen voor gebruiksgemak en snelheid.
- Het kan extra informatie zoals kwantificering en aminozuurvariatie verwerken.
Doel van het onderzoek
- Om het gebruik van PoGo voor peptidemapping te demonstreren.
- Om de integratie van proteomische en genomische gegevens te faciliteren.
- Om een gebruiksvriendelijke interface voor onderzoekers te bieden.
Gebruikte methoden
- Installatie en setup van de PoGo-software.
- Mapping van peptiden naar referentiegenomen met behulp van GUI en command line.
- Visualisatie van peptidegegevens in de integratieve genomische viewer.
- Vergelijking van PoGo met andere proteogenomische tools.
Belangrijkste resultaten
- PoGo presteert beter dan andere tools in snelheid en geheugengebruik.
- Het mapt effectief post-translationele modificaties en kwantitatieve gegevens.
- De tool biedt visuele hulpmiddelen voor de uniciteit van peptidemapping.
- Verschillende kleurcodes geven verschillende mappingkenmerken aan.
Conclusies
- PoGo is een waardevolle tool voor proteogenomische studies.
- Het verbetert de integratie van massaspectrometriegegevens met genomische informatie.
- De efficiëntie en gebruiksvriendelijke ontwerp van de software maken het toegankelijk voor onderzoekers.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Integrating quantitative proteomics with genomic annotation is critical for advancing target validation and mechanistic de-risking in biopharma R&D. PoGo enables rapid, scalable mapping of peptides—including post-translational modifications and sequence variants—onto reference genomes, supporting high-confidence data integration across discovery and translational workflows. This capability enhances predictive confidence and portfolio decision-making by bridging proteomic and genomic insights at scale.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mapping of peptide-level evidence to genomic loci for functional target validation.
- Supports identification of post-translational modifications relevant to pathway interrogation.
- Facilitates mechanistic de-risking by integrating proteomic and transcriptomic data.
- Improves predictive confidence in target selection through variant-enabled mapping.
Screening & Assay Development
- Prepares validated peptide datasets for downstream quantitative and modification-specific assays.
- Standardizes mapping outputs for reproducibility and cross-study comparability.
- Enables scalable processing of large proteomics datasets for screening readiness.
- Supports robust assay development by capturing quantitative and variant information.
Translational & Preclinical Research
- Aligns proteomic findings with genomic coordinates for disease-relevant system studies.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by integrating omics data.
- Supports translational biomarker identification through quantitative mapping outputs.
- Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing comprehensive molecular context.
Pipeline & Workflow Integration
PoGo positions peptide mapping as a bridge between mass spectrometry-based proteomics and genome annotation, supporting workflows from early discovery through translational research.
- Discovery Biology: Integrates peptide-level data with genomic annotation for hypothesis testing and pathway clarification.
- Screening: Delivers standardized, quantitative outputs for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Provides quantitative and modification-specific readouts for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Enables mapping of proteomic data to disease-relevant genomic regions for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers scalable, reusable mapping infrastructure for large-scale and multi-study applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in target validation.
- Operational Value: Delivers rapid, standardized, and reproducible mapping of millions of peptides.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and capital efficiency by integrating multi-omics data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of discovery programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in proteomics, genomics, and data integration workflows.
- Needs access to mass spectrometry data, reference genome annotations, and compatible computational infrastructure.
- Demands cross-team standardization of input formats and mapping parameters.
- Supports adaptation across multiple species and model systems via Ensembl annotation compatibility.
- Dependent on accurate annotation and input data quality for optimal mapping fidelity.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:51
Mapping of Peptides using PoGoGUI
2:36
Visualizing in the Integrative Genomics Viewer
3:57
Mapping Peptides Identified Through a Custom Variant Database to a Reference Genome
4:44
Mapping Peptides from Multiple Files Using PoGoGUI
5:48
Generating a Track Hub from Mapped Peptides and Visualizing a Track Hub in the UCSC Genome Browser
6:50
Results: Post-translational Modification and Varient Enabled Mapping of Peptides to Genomes
8:21
Conclusion
