Bioinformatica Bronnen voor de Studie van Glycan-Gemedieerde Eiwit Interacties

Bioformatica gaat over het gebruik van computers om vragen in de biologie op te lossen. Glycoinformatica gaat over het gebruik van computers om vragen in de glycobiologie op te lossen. Met glycoinformatica ontwikkelen we databases die glycomics of glycoproteomics-gegevens opslaan die kunnen worden doorzocht of doorzocht, en we ontwikkelen ook hulpmiddelen om deze gegevens te visualiseren en te vergelijken.

De rol van glycanen wordt steeds meer erkend als belangrijk in gezondheid en ziekte, en glycoinformatica probeert dat ook naar voren te brengen. Catherine Hayes is opgeleid in glycobiologie en werkt als data scientist. Julien Mariethoz is opgeleid in informatica en coördineert de ontwikkelingen van databases en tools.

Ga naar de website glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy en vink in het meest linkse menu het vakje glycoproteïnen aan. Het bellendiagram aan de rechterkant zoomt in op de bel die overeenkomt met die categorie en klik vervolgens op de GlyConnect-bubbel om de GlyConnect-startpagina in een nieuw tabblad te openen.

Selecteer de eiwitknop en typ prostaat in het zoekvenster op de pagina eiwitweergave. Klik op 790, overeenkomend met de gemeenschappelijke isovorm van prostaatspecifiek antigeen of PSA. Klik vervolgens op de bovenste veelkleurige balk op de bronknop in het groen om de voorbeeldtypen weer te geven waaruit de gepubliceerde gegevens zijn verwerkt.

Klik op de ziekteknop om de gezondheidsgerelateerde inhoud van de database te bekijken. Klik vervolgens op de structuurknop om de volledige lijst met 135 structuren geassocieerd met PSA te bekijken op basis van glycomics-gegevens. Klik op de samenstellingsknop voor de bijbehorende 78 samenstellingen bepaald door glycoproteomics experimenten.

Klik op een structuur of samenstelling voor meer informatie. Om de ambiguïteit van composities te verminderen, klikt u op voorgestelde struct onder een geselecteerde compositie. Een suggestie wordt gedaan telkens wanneer het aantal monosachariden samenvalt met dat van een vermelde structuur.

Om de eiwitpagina volledig te verkennen, bekijkt u verdere details aan de rechterkant van de pagina. Ga naar de Octopus-startpagina om de aanwezigheid van gemeenschappelijke structurele kenmerken in de diversiteit van glycanen die aan PSA zijn gekoppeld te bevestigen, houd het tabblad N-Linked standaard geselecteerd, ga naar het subtabblad cores en klik op het hybride pictogram. Ga vervolgens naar het subtabblad eigenschappen, selecteer het gesialyleerde pictogram en klik op de groene zoekknop.

Plaats in de weergegeven grafiek van relaties de muisaanwijzer op H6N4F1S1 om links naar zeven eiwitten in drie structuren te markeren. Vergelijk dit door over H6N4F2S1 te zweven dat de twee isovormen van PSA onderscheidt. Plaats de muisaanwijzer op de structuur-ID om de SNFG-weergave weer te geven en klik erop om de bijbehorende pagina te openen.

Verander de middelste knooppunten in weefsels en plaats de cursor vervolgens op urine of zaadvloeistof in het midden van de grafiek om verschillende associaties te bekijken. Verander de middelste knooppunten in ziekte om 13 opties weer te geven, waaronder prostaatkanker. Het enige eiwit geassocieerd is PSA.

Klik vervolgens op de knop Wissen om de zoekopdracht te vernieuwen. Ga naar het subtabblad eigenschappen en klik op het pictogram bi-antennes. Ga vervolgens naar het subtabblad determinanten, selecteer het pictogram 3-sialyl-LN type twee en klik op de groene zoekknop.

Controleer de Octopus-opgehaalde associaties met bi-antenne glycanen met een terminal 3-sialyl-LN type twee motief. Verander de middelste knooppunten in weefsels voor gemakkelijker lezen en beweeg over KLK3_human om zaadvloeistof rechtstreeks te verbinden met PSA gemeenschappelijke isovorm en zeven structuren. Ga terug naar de eiwitpagina, in dit geval PSA, om de scan van mogelijke relaties tussen elke samenstelling in een lijst daarvan uit te voeren.

Klik aan de rechterkant van de PSA-invoerpagina op de link Compozitor. Zorg ervoor dat de zoekvelden van Compozitor vooraf zijn ingevuld met de details van de ID 790-vermelding op het tabblad eiwit. Klik op de knop Toevoegen aan selectie om gegevens uit de database op te halen.

Schakel de optie virtuele knooppunten opnemen uit en klik vervolgens op de knop Rekengrafiek om een grafiek weer te geven met een goed verbonden set van 78 composities die het PSA N-glycoom vertegenwoordigen en een staafdiagram met de belangrijkste kenmerken van de glycanen. Blijf in het hoofdeiwittabblad en selecteer prostaatspecifiek antigeen met een hoog Pi-isovormgehalte in het eiwitveld. Klik op de knop Toevoegen aan selectie om gegevens op te halen uit de database die 57 composities bedragen.

Klik op de knop Rekengrafiek om de boven elkaar geplaatste grafieken van beide isovormen te genereren en de verschillen in glycomen van de twee PSA-isovormen te beoordelen. Ga naar de website www.unilectin. eu en klik op de UniLectin3D knop.

Klik op de glycan-zoekknop en klik vervolgens op de paarse diamant die een siaalzuur vertegenwoordigt, wat de weergave van alle glycaanbindende motieven oproept die eindigen met een siaalzuur dat in de database is opgeslagen. Klik op het 3-sialyl-LN type twee motief om de weergave van alle lectines te vragen waarvoor een 3D-structuur bekend is die de interactie met 3-sialyl-LN type twee bevestigt. De optie Zoeken op veld.

In het soortveld, type Homo sapiens. Klik op de knop X-ray structuren verkennen om de originele lijst eruit te filteren. Er is nog maar één lemma over, dat is het menselijke galectine-8.

Klik op de 3D-structuur- en informatieknop om gedetailleerde informatie weer te geven over menselijke galectine-8 interactie met 3-sialyl-LN type twee. Toegang tot de structurele informatie over menselijk galectine-8 die op de pagina wordt weergegeven met twee verschillende kijkers. Houd de muis vast om het molecuul om te draaien en breng het ligand naar voren met de LiteMol-software.

Plaats de muisaanwijzer op de vermelde interacties aan de linkerkant om de weergave aan de rechterkant bij te werken en te zoeken waar die specifieke interactie in de structuur met de PLIP-software werkt. Blader door de HGI-dataset vanaf de GlyConnect-startpagina door rechtstreeks naar het artikel waarnaar wordt verwezen op deze pagina te gaan. Klik op de Link Compozitor aan de rechterkant van de pagina met referentie-invoer om de consistentie van de dataset te beoordelen.

Het zoekveld wordt al gevuld met verwijzingen die gelijk zijn aan het DOI-nummer op het geavanceerde tabblad van de tool. Typ glycan_type=O-linked achter het DOI-nummer om de zoekopdracht te beperken tot O-linked glycans. Klik vervolgens op de knop Toevoegen aan selectie om de gegevens uit de database op te halen.

Houd de optie virtuele knooppunten opnemen geselecteerd en klik op de knop Rekengrafiek om de grafiek van verbonden composities weer te geven. Ga naar het eiwittabblad van GlyConnect Compozitor en selecteer uit de eiwitlijst inter-alfa-trypsineremmer zware keten H4. Zorg ervoor dat de soortselectie standaard Homo sapiens is. Schakel N-Linked in het glycantype uit.

Selecteer alleen THR 725 in de sitelijst en klik op de knop Toevoegen aan selectie. Klik vervolgens op de knop Rekengrafiek om de grafiek van verbonden composities weer te geven. Om de virtuele knooppunten te begrijpen, klikt u op de exportknop onder de grafiek.

Selecteer alleen virtueel en klik op het klembordpictogram om de selectie van acht composities te kopiëren. Plak de selectie in het queryvenster van het aangepaste tabblad van Compozitor. Stel het selectielabel in het compositieveld in, selecteer O-Linked in het veld glycantype en klik op de knop Toevoegen aan selectie.

Klik ten slotte op de knop Rekengrafiek. De weefselafhankelijke associaties tussen eiwitten en glycanen worden getoond in deze output van GlyConnect Octopus. Alle menselijke eiwitten die hybride en gesialyleerde glycaanstructuren dragen met de weefsels waarin ze tot expressie worden gebracht, worden in deze output weergegeven.

De associaties met urine worden benadrukt met twee eiwitten, choriogonadotrofine of GLHA humaan en PSA common isoform of KLK3 human, verbonden met de verspreide glycaanstructuren. Evenzo worden de associaties met zaadvloeistof benadrukt met twee eiwitisovormen van PSA die verbonden zijn met de gegroepeerde glycaanstructuren. De gesuperponeerde N-glycomen van de twee isovormen van PSA worden weergegeven in de uitvoer van GlyConnect Compozitor.

Blauwe knooppunten vertegenwoordigen de glycanen geassocieerd met de gemeenschappelijke isovorm en die van de hoge Pi-isovorm worden weergegeven als rode knooppunten. De overlap tussen glycomen wordt weergegeven als magenta-knooppunten. Getallen in de knooppunten vertegenwoordigen het aantal glycaanstructuren dat overeenkomt met de gelabelde samenstelling volgens de inhoud van de GlyConnect-database met betrekking tot PSA.

Het PSA-glycoom dat in GlyConnect werd weergegeven, bleek te correleren met galectine-8 weergegeven in UniLectin3D via het 3-sialyl-LN type twee terminale epitoop. Dit biedt een waarschijnlijk maar niet gegarandeerd scenario voor eiwit-eiwitinteracties gemedieerd door glycanen. Een hoogwaardige set O-glycaansamenstellingen geassocieerd met menselijk serum werd onderzocht en vergeleken met de GlyConnect-database-inhoud, waardoor de mogelijkheid werd geboden om een glycaansamenstellingsbestand aan te passen voor de verfijnde identificatie van de glycopeptiden.

Het kan vertrouwen op de minimale set van 20 composities die beschikbaar zijn uit één dataset of worden uitgebreid met 23 tot 26 items die rationeel zijn verzameld in GlyConnect om de consistentie van de set te versterken. Van dit protocol is het belangrijk om te onthouden dat een glycoom niet kan worden beperkt tot een lijst met items. En dat je juist met glycoinformatica-tools de afhankelijkheden tussen deze items kunt laten zien die uiteindelijk hun functie zullen verklaren.