16 Temmuz 2017
Bio3D-web kullanılarak protein dizisi-yapı-dinamikleri ilişkilerinin çevrimiçi incelenmesi için bir protokol sunulmuştur.
Bio3D-web'in genel amacı, protein ailelerinin dizi, yapı ve doğrulama çeşitliliğinin etkileşimli analizini sağlamaktır. Bio3D-web, büyük protein aileleri içindeki dizi, yapı ve dinamikler arasındaki ilişkileri anlamamıza yardımcı olabilecek yeni bir web uygulamasıdır. Bio3D-web'in ana avantajı, kullanıcının önceden programlama bilgisi gerektirmeden etkileşimli ve tekrarlanabilir çevrimiçi dizi, yapı ve dinamik analizi sağlamasıdır.
Analiz için bir yapı girmek için, protein veritabanında arama yaparak adenilat kinazın PDB ID'sini elde edin. Adenilat kinaz için dört karakter uzunluğundaki PDB kimliğini girin veya giriş yapısının veya dizi panelinin metin kutusuna bir protein dizisi yapıştırın. İlk paneldeki mavi sonraki vuruş seçimi düğmesine tıklayın veya daha fazla analiz için panel B vuruş seçimine ilerleyin.
Dahil edilen yapıların toplam sayısını sınırla kaydırıcısının, sınırın üzerindeki tüm yapıları içerecek şekilde maksimum değerine ayarlandığından emin olun. Daha uzaktan ilişkili isabetleri dahil etmek için dahil etme BitScore sınırını azaltın veya hariç tutmak için artırın. PDB adı, tür ve bağlı ligandlar gibi tablonun ayrıntılarını inceleyerek seçilen isabetlerin ilgili yapıları temsil ettiğinden emin olun.
Arama sekmesinden seçilen yapıların sıralı hizalamasını gerçekleştirmek için hizala sekmesine tıklayın. Özellikle dizi benzerliğinin %30'un altında olması gibi daha uzak ilişkili proteinleri analiz ederken, hizalama hatalarının ortaya çıkma olasılığı vardır. Hizalama sekmesindeki dizi hizalamasını her zaman iki kez kontrol edin ve düzeltin. Panel A hizalama özeti'ndeki hizalama özetini gözden geçirin.
İlgilenilen bölgelerin hizalandığından ve bir veya daha fazla yapıdaki boşluklarla maskelenmediğinden emin olun. Toplanan yapıların sıra tabanlı kümeleme analizini gerçekleştirmek için mavi renkli sonraki analiz düğmesine tıklayın. Ardından, sütun bazında kalıntı korumasını hesaplamak için mavi sonraki koruma düğmesine tıklayın.
Her hizalama konumunda kalıntı korumanın bir grafiğini oluşturmak için hizalanmış yapı kümelerini seçin. Sığdır sekmesine girerek yapı üst üste binme işlemini gerçekleştirin. Protein yapılarının görsel inceleme ile karşılık gelen ve ilgili bölgelere bindirildiğinden emin olun.
Döndürmek için fareyi yapının üzerine tıklayın ve sürükleyin ve yakınlaştırmak için kaydırın. Renk seçeneklerine tıklayarak yapıların rengini ayarlayın. Ardından, toplanan PDB yapılarının yapı tabanlı kümelemesini gerçekleştirmek için mavi renkli sonraki analiz düğmesine tıklayın.
Çizim seçenekleri açılır menüsünde RMSD ısı haritasını değiştirin. X ekseninin marjinal bölgelerinde gösterilen ana ikincil yapı elemanları ile her bir kalıntının yapı değişkenliğini görüntülemek için mavi yuva RMSF düğmesine tıklayın. PCA sekmesine girerek temel bileşen analizi gerçekleştirin.
Ana bileşenleri görselleştirmek için, tarayıcı içi görselleştirme aracıyla ana bileşenler tarafından açıklanan hareketleri görselleştirmek için PC yörüngesini göster onay kutusunu değiştirin. İlk açılır menüden birinci ana bileşenin seçildiğinden emin olun. Diğer ana bileşenler tarafından tanımlanan hareketleri görselleştirmek için, ana bileşeni seç açılır menüsünden istediğiniz bilgisayarı seçin.
Mavi sonraki çizim düğmesine tıklayarak tek tek yapıları seçilen iki PC'ye yansıtın. X eksenindeki PC'nin bir'e ve Y eksenindeki PC'nin ikiye ayarlandığından emin olun. Yapıları diğer ana bileşenlere yansıtmak için PC numaralandırmasını buna göre ayarlayın.
Yapıları etiketlemek için çizimdeki herhangi bir noktaya tıklayın. Alternatif olarak, tablodaki bir veya daha fazla yapıyı vurgulayın PCA uyumlu arsa ek açıklaması grafiğin altında. Mavi sonraki kalıntı katkıları düğmesine tıklayarak tek tek ana bileşenlere kalıntı katkılarını hesaplayın.
Asıl bileşeni seç metin kutusuna bilgisayar numarasını ekleyerek ek temel bileşenler için katkıları çizin. Normal modun hesaplamasını başlatmak için eNMA sekmesine tıklayın. Yapı dahil etme veya hariç tutma için kesmeyi azaltarak veya artırarak yapı sayısını ayarlayın.
Normal mod analizi hesaplamasını başlatmak için yeşil çalışma topluluğu NMA'ya tıklayın. Normal modların görselleştirilmesi için eNMA sekmesinin normal modlar görselleştirmesi adı verilen ikinci paneline ilerleyin. Topluluk normal mod analizi için seçilen yapıların kalıntı bazında dalgalanmalarını hesaplamak için mavi sonraki dalgalanmalar düğmesine tıklayın.
Dalgalanma profillerini RMSD tabanlı kümelemeye göre renklendirmek için kümeyi RMSD ile değiştirin. Gruplandırılmış dalgalanma profillerini birbirinden ayırmak için yayılma çizgileri onay kutusunu değiştirin. Ardından, tek tek normal modlar ve ana bileşenler arasındaki benzerliği hesaplamak için sonraki mavi PCA'ya karşı NMA düğmesine tıklayın.
Analiz sonuçları, kullanıcı tanımlı giriş ve parametre seçimlerinden oluşan bir rapor oluşturmak için alttaki mavi ileri düğmesine tıklayın. Rapor paylaşılabilir PDF, Word ve HTML formatlarında indirilebilir. Raporda ayrıca, analiz oturumunu daha sonra tekrar ziyaret etmek için bir bağlantı da bulunur ve bu bağlantı ortak çalışanlarla da paylaşılabilir.
Burada, tanımlanan değişmez çekirdek üzerine bindirilmiş adenilat kinazın mevcut PDB yapıları gösterilmiştir. Yapılar, sığdır sekmesinde sağlanan RMSD tabanlı kümelemeye göre renklendirilir. Temel bileşenlerin görselleştirilmesi, veri setindeki ana konformasyonel varyasyonları karakterize etmek için PCA sekmesinden edinilebilir.
Burada, ilk ana bileşene karşılık gelen yörünge, proteinin büyük ölçekli kapanma hareketini gösteren tüp temsilinde gösterilmiştir. Yapılar, konformasyonel değişkenliğin düşük boyutlu bir temsilini gösteren bir konformer grafiğinde ilk iki ana bileşenine yansıtılır. Her nokta veya yapı, kullanıcı tarafından belirlenen kriterlere göre renklendirilir, bu durumda PCA tabanlı kümeleme sonuçları.
eNMA sekmesindeki normal mod analizi, kapalı duruma kıyasla açık durumdaki yapılar için gelişmiş yerel ve küresel dinamikler önerir. Bio3D-web, dizi ve yapı kümelerini keşfetmek ve ilgilenilen protein ailesindeki genel eğilimleri dakikalar içinde anlamaya yardımcı olmak için kullanılabilir. Bio3D-web ha, kinesin süper ailesinin yapısal analizini bilgilendirmeme yardımcı oldu.
Bio3D-web, dizi-yapı-dinamik ilişkilerinin tamamen özelleştirilmiş araştırılması için eksiksiz bir iş akışı sağlar. Bu iş akışı, PCA ile uygunluk ilişkisi eşlemesi ve topluluk NMA kullanarak büyük heterojen yapı kümelerinde yerel ve küresel dinamiklerin nicel karşılaştırması için işlevsellik sağlar. Çoğu araştırmacının, ilgilendikleri protein ailesindeki genel eğilimleri anlamak için Bio3D-web'i kullanacağı ve bunun daha sonra daha özel analizler yapabileceği tahmin edilmektedir.
Bu nedenle Bio3D-web, tüm kullanıcı tanımlı parametreleri içeren paylaşılabilir özet raporlara sahip bir hipotez oluşturma aracı olarak tasarlanmıştır. Bio3D-web'den elde edilen sonuçlar da indirilebilir ve daha derinlemesine analiz için Bio3D-R paketiyle tamamen uyumludur. Belirli bir protein ailesi için, genellikle farklı koşullar altında belirlenen birçok yapı mevcuttur.
Bu çok sayıda yapının karşılaştırılması, ligand bağlanması, kataliz ve allosterik düzenleme gibi işlevleri için kritik olan yapısal mekanizmalar hakkında bize bilgi verebilir. Bio3D-web, herhangi bir özel yazılım yüklemesi veya yeni bir programlama dili öğrenmeden yaygın olarak erişilebilir ve kullanımı kolaydır. Bio3D-web tüm büyük tarayıcılarda desteklenmektedir.
Yerel kurulum için tam kaynak kodu ve kurulum talimatları ücretsiz olarak mevcuttur.
Bu makale, protein sekansı, yapısı ve dinamiklerinin interaktif analizi için tasarlanmış bir web uygulaması olan Bio3D-web'i kullanma protokolünü sunar. Araştırmacıların, programlama bilgisi gerektirmeden büyük protein aileleri içindeki ilişkileri keşfetmelerini sağlar.
Bio3D-web enables biopharma researchers to rapidly explore sequence-structure-dynamics relationships across protein families, supporting target validation and mechanistic de-risking in early discovery. By providing interactive, reproducible analysis without programming barriers, it accelerates hypothesis generation and informs downstream assay development and lead identification efforts. The tool enhances predictive confidence by revealing functional dynamics and conservation patterns critical for prioritizing therapeutically relevant targets.
Bio3D-web fits within the early discovery continuum, supporting target validation through structural insights that inform lead identification and preclinical prioritization by reducing mechanistic uncertainty.