Protein Korunumunun Hızlı Değerlendirilmesi için Türler Arasında Tahmin Etmek İçin Dizi Hizalamasının Gösterilmesi Duyarlılık Aracı
10 Şubat 2023
Burada, ABD Çevre Koruma Ajansı Türler Arası Duyarlılığı Tahmin Etmek için Dizi Hizalama (SeqAPASS) aracının en son sürümünü kullanmak için bir protokol sunuyoruz. Bu protokol, protein korumasını hızlı bir şekilde analiz etmek ve türler arasında kimyasal duyarlılığın özelleştirilebilir ve kolayca yorumlanabilir tahminlerini sağlamak için çevrimiçi aracın uygulanmasını göstermektedir.
Kimyasal güvenlik bağlamında, SeqAPASS protokolü, türlerin çeşitliliği genelinde protein korumasını değerlendirmek, hem toksisite hem de biyolojik yol bilgisinin ekstrapolasyonu için hızlı ve akıcı bir süreç sağlar. SeqAPAS, hem araştırmacılar hem de karar vericiler tarafından kullanılmak üzere tasarlanmış hızlı türler arası ekstrapolasyon için basitleştirilmiş, şeffaf ve kullanıcı dostu bir web tabanlı arayüz olarak geliştirilmiştir. Araç, laboratuvar ortamında asla test edilemeyen yüz ila binlerce türün kimyasal duyarlılığını tutarlı bir şekilde tahmin etmek için türlerin duyarlılığı hakkında mevcut bilgileri kullanarak kimyasal toksisite bilgisini tahmin etme zorluğunu ele almaktadır.
SeqAPASS aracıyla çalışmaya başlamak için önce seqapass.epa.gov'a gidin. Mevcut kullanıcılar hesabınıza giriş düğmesini seçebilir. Yeni kullanıcılar, ana sayfadaki bağlantıyı seçerek bir hesap oluşturabilir.
SeqAPASS aracında oturum açtıktan sonra, SeqAPASS Çalıştırma İste sekmesine gidin. SeqAPASS, kullanıcıların bir sorgu proteini hedefi belirlemelerine yardımcı olacak çeşitli yararlı kaynaklar içerir. Bunlara, Bir Protein Hedefi Tanımla altındaki açılır düğmelere tıklayarak erişilebilir.
Bir protein hedefi belirlendikten sonra, Birincil Amino Asit Dizilerini Karşılaştır altında Türlere Göre veya Katılıma Göre'yi tıklatın. Örneğin, mu opioid reseptörünün korunumunu analiz etmek için, Katılıma Göre'yi tıklayın ve protein katılım kutusuna katılım numarasını girin. Kullanıcı tarafından bir protein katılımı zaten tanımlanmamışsa, tür arama seçeneği önerilir.
Sorguyu başlatmak için İstek Çalıştırma'yı seçin. Sorgunuz gönderildikten sonra, gönderilen çalıştırmanın durumunu görüntülemek için sayfanın üst kısmındaki SeqAPASS Çalıştırma Durumu sekmesini seçin. Tamamlanma süresi mevcut takım kullanımına bağlı olacaktır.
SeqAPASS Raporlarını Görüntüle sekmesinde, belirli bir hesap altında gerçekleştirilen tüm çalıştırmalar listelenir. Verileri web tarayıcısında görüntülemek için Raporu Görüntüle'yi seçin ve birinci düzey Sorgu Protein Bilgileri sayfasını açıp sonuçları ve veri özelleştirme seçeneklerini görüntülemek için Seçili Raporu İste'yi tıklatın. Belirli protein etki alanlarının korunumunu değerlendiren ikinci düzey bir SeqAPASS analizi geliştirmek ve çalıştırmak için, İkinci Düzey sorgu Protein Bilgileri sayfasındaki İkinci Düzey üstbilgisinin yanındaki artı işaretini tıklatarak Düzey İki sorgu menüsünü doldurun.
Sorgu proteininin işlevsel etki alanlarının listesini doldurmak için Etki Alanı Seç kutusunu tıklatın. NCBI Korunmuş Etki Alanı Veritabanı'ndan bir etki alanı tanımlandıktan ve SeqAPASS açılır listesinde seçildikten sonra, ikinci düzey sorguyu başlatın. Bu, Etki Alanı Çalıştırma İste düğmesine tıklanarak yapılır.
İkinci düzey verileri doldurmak için Yenileme Düzeyi İki ve Üç Çalıştırma'yı tıklatın. İkinci Düzey Verileri Görüntüle altında, tamamlanan etki alanı katılımını seçmek için Tamamlanan Etki Alanı Seç kutusunu tıklatın. Daha sonra sonuçları açmak için Düzey İki veri görüntüle düğmesini tıklatabilirsiniz.
Veriler seçilen seviye için View SeqAPASS sekmesi altında görüntülenir, önce birinci seviye verilere bakalım. Sorgu Protein Bilgileri sayfasında, verileri yoğunlaştırılmış veya genişletilmiş bir biçimde görüntülemek için birincil veya tam raporun yanındaki radyo düğmesini seçin. Türler, proteinin sorgu dizisine göre korunup korunmadığını gösteren evet veya hayır duyarlılık tahminine sahip olacaktır.
Rapor içinde, NCBI veritabanlarına bağlanmak ve daha fazla bilgiye erişmek için uygun protein katılımına veya tür kimliğine tıklayın. Duyarlılık tahminleri olan türler için karşılık gelen toksisite verilerini araştırmak için, ECOTOX sütununu görüntülemek üzere Sonuçlar tablosunun sağ tarafına kaydırın. Söz konusu türünü, toksisite verilerini bulabileceğiniz ECOTOXicology bilgi tabanında açmak için bağlantılara tıklayın Tam ve birincil raporlara ek olarak, Birinci Düzey Özet Raporu Görüntüle seçilerek verilerin özet raporu görüntülenebilir.
Özet rapor, taksonomik gruplar arasında özet ölçümleri ve duyarlılık tahminlerini görüntüler. Herhangi bir rapor biçimindeki veriler kolayca indirilebilir. İstediğiniz rapor türü seçiliyken, elektronik tablo dosyası olarak kaydetmek için Tabloyu İndir'i tıklatın.
İkinci düzey verileri görüntülemek için View SeqAPASS sekmesinin en üstüne gidin ve Level Two'yu seçin. İkinci düzey SeqAPASS verileri, birinci düzeydeki gibi raporlarda görüntülenir ve ayrıca Sorgu Protein Bilgileri sayfasının alt kısmında da bulunur. Verileri görüntülemek için istediğiniz rapor türünün yanındaki radyo düğmesini seçin.
İkinci düzey raporlar, protein alanı hakkında ek bilgilerle birlikte birinci seviyedekine benzer bilgiler görüntüler. SeqAPASS verileri, yorumlamayı kolaylaştırmak için kolayca görselleştirilebilir. Etkileşimli bir BoxPlot'u yeni bir sekmede açmak için Görselleştirme'nin yanındaki artı işaretine ve ardından Verileri Görselleştir düğmesine tıklayın.
Yeni sekmede, BoxPlot düğmesini seçin. BoxPlot sayfasının en üstünde, denetim seçenekleri kullanıcının grafiği özelleştirmesine yardımcı olabilir. Kullanıcılar grafiğe taksonomik gruplar ekleyebilir veya grafikten kaldırabilir, bir göstergede görüntülenecek türleri seçebilir, türlerin adlarının nasıl görüntüleneceğini seçebilir ve tehdit altındaki veya nesli tükenmekte olan türler gibi belirli tür alt kümelerini vurgulayabilirler.
Görselleştirmeler kolayca dışa aktarılabilir ve kaydedilebilir. Bir dosya türü seçmek ve şekli indirmek için BoxPlot'u İndir'e tıklayın. İndirmeden önce, kullanıcılar görüntünün dosya türü çözünürlüğünü özelleştirebilir.
Varsayılan rapor ayarları çoğu analiz için yeterli olsa da, parametreler Sorgu Protein Bilgileri menüsünün en üstündeki alt menüler kullanılarak değiştirilebilir. Geçerli rapor ayarlarını kaydetmek için, uygulanan geçerli ayarları yakalayan bir dosyayı karşıdan yüklemek üzere Geçerli Rapor Ayarlarını İndir düğmesini tıklatın. Bu, birinci seviye ve ikinci seviye için yapılabilir.
Burada örnek birinci seviye içindir. Üçüncü düzey bir SeqAPASS analizi başlatmak için, Birinci Düzey Sorgu Protein Bilgileri sayfasına gidin ve tek tek amino asit kalıntısı karşılaştırmalarına izin veren Üçüncü Düzey Sorgu Menüsünü doldurmak için Üçüncü Düzey Üstbilgisinin yanındaki artı işaretini tıklatın. Üçüncü seviye bir analiz yapılmadan önce, mevcut literatürün gözden geçirilmesiyle spesifik amino asit kalıntıları tanımlanmalıdır.
Başvuru Gezgini Aracı'nı açmak için Başvuru Gezgini'nin yanındaki artı işaretini tıklatın. Bu, kullanılabilir literatürü sorgulamak için önceden tanımlanmış bir Boole dizesi oluşturmanıza yardımcı olabilir. Bir literatür arama dizesi oluşturmak için Google Akademik Oluştur bağlantısını tıklayın.
Bu, kopyalanabilir ve istenen literatür veritabanlarını aramak için kullanılabilir. Alternatif olarak, Google Akademik'te Ara'yı seçtiğinizde, önceden tanımlanmış arama dizesini kullanarak Google Akademik literatüründe otomatik olarak arama yapılır. Amino asit kalıntıları seçildikten sonra, kullanıcılar üçüncü seviye bir analiz ayarlayabilirler.
Kullanıcı tarafından seçilen türlerin hizalanacağı ve karşılaştırılacağı şablon dizisini seçin. İsteğe bağlı olarak, Ek Karşılaştırmalar kutusuna ek şablon dizileri girilebilir. Belirli dizileri hizalamadan önce, kullanıcıların kullanıcı tanımlı bir çalıştırma adı girmesi gerekir.
Bu, çalıştırmayı tanımlamak için kullanılacaktır. Taksonomik Grup Seç kutusunda taksonomik grubu seçin. Bu işlemin, kullanıcının koruma için değerlendirmek istediği tüm taksonomik gruplar için tekrarlanacağı belirtilmelidir.
İstenen tüm türler şablon dizisine hizalamak için seçildikten sonra, Kalıntı Çalıştırma İste'yi seçin. Tüm türler hizalandıktan sonra, Düzey Üç Çalıştırma Adı Seç menüsünü tamamlanan üçüncü düzey işlerle doldurmak için Düzey İki ve Üç Çalıştırmayı Yenile'yi tıklatın. Üçüncü düzey veriler, bireysel taksonomik gruba göre veya birden çok taksonomik grup arasında görüntülenebilir.
Birleştirilmiş düzey üçüncü iletişim kutusunu açmak ve aynı anda birden çok taksonomik grubu birlikte çözümlemek için Üçüncü Düzey Verileri Birleştir'i tıklatın. Üçüncü Düzey Raporları Birleştir iletişim kutusunu kullanarak, karşılaştırma için temel olarak kullanılacak üçüncü düzey şablonu seçin. Ardından, hangi tamamlanmış işlerin karşılaştırılacağını seçin.
Üçüncü düzey işleri istediğiniz gibi sipariş edin ve üçüncü düzey rapor sayfası oluşturmak için Üçüncü Düzey Verileri Görüntüle'yi tıklatın. Üçüncü Düzey Şablon Protein Bilgileri sayfasında, şablon dizisinden önceden tanımlanmış amino asit konumları görüntülenir ve hizalama için seçilebilir. Metin kutusuna virgülle ayrılmış konumları girin veya alternatif olarak kalıntı listesinden seçim yapın.
Tüm pozisyonlar girildikten sonra, kalıntıları seçim kutusuna göndermek için Kalıntı listesine kopyala'yı seçin. Tüm amino asit pozisyonları seçildikten ve doğruluğu kontrol edildikten sonra, hizalanmış dizileri belirtilen pozisyonlarla güncellemek için Raporu Güncelle'yi tıklatın. Sonuçların raporunu görüntülemek için sayfanın en altına kaydırın.
Önceki düzeylerde olduğu gibi, rapor türünü seçmek için birincil veya tam raporun yanındaki radyo düğmesini seçin. Üçüncü seviye raporlar benzer türleri ve proteinleri gösterir ve değerlendirilen her amino asit kalıntısı için hizalama ve koruma bilgilerini içerir. Raporu kaydetmek için, raporun alt kısmındaki Tabloyu İndir'i tıklayın ve e-tablo dosyası olarak kaydedin.
Kullanıcılar ayrıca bir özet rapor tablosunu görüntülemek ve indirmek için Üçüncü Düzey Özet Raporu Görüntüle'yi de seçebilir. Üçüncü düzey verilere ilişkin bir görselleştirmeyi görüntülemek için, görselleştirme üstbilgisinin yanındaki artı işaretine tıklayın ve yeni bir sayfa açmak için Verileri Görselleştir'i seçin. Etkileşimli grafiği ve kontrolleri açmak için görselleştirme bilgileri sayfasında Isı Haritası'na tıklayın.
Denetimler altındaki görselleştirme sayfasında, ısı haritasında görüntülenecek taksonomik grupları seçin, ok düğmesini kullanarak bunları aktarın ve isterseniz yeniden sıralayın. Varsayılan olarak, ısı haritası görselleştirmesi türün ortak adını, genel duyarlılık tahminlerini ve her amino asit kalıntısının eşleşme durumunu görüntüler. Isı haritası ayarlarını değiştirme seçenekleri, Kontrol başlığı altındaki genişletilebilir menülerdedir.
Rapor Seçenekleri altında, basit veya tam bir rapor seçilebilir ve görüntülenen türler ortak veya bilimsel adlar arasında geçiş yapılabilir. İsteğe Bağlı Seçimler altında, ortolog adaylar, tehdit altındaki türler, nesli tükenmekte olan türler ve ortak model organizmalar gibi türlerin alt kümeleri seçilebilir ve ısı haritasında vurgulanabilir. Isı Haritası Ayarları altında, ısı haritasında görüntülenen bilgiler, kutuların işaretini kaldırıp işaretleyerek özelleştirilebilir.
Duyarlılık tahminleri ve duyarlılık metni kaldırılabilir ve amino asit hizalamaları ve amino asit bilgileri kaldırılabilir. Isı haritası görselleştirmesini kaydetmek için, Isı Haritasını İndir'e tıklayın ve istediğiniz dosya türünü seçin. SeqAPAS, kullanıcıların seviyeler ve türler arasındaki duyarlılık tahminlerini aynı anda hızlı bir şekilde değerlendirmelerini sağlayan bir karar özeti raporuna sahiptir.
Sonuçlar veya Veri Görselleştirme Sayfaları'ndan DS Raporu'na Gönderme Düzeyi'ne tıklandığında, veriler tüm analiz düzeylerinin birleştirilip görüntülenebileceği DS Raporu sekmesine aktarılır. Mu opioid reseptörü için birinci seviye analizin sonuçları, memeliler, kuşlar, sürüngenler, amfibiler ve çoğu balık türü için bu kesimin üzerine düşen ve Evet'in duyarlılık tahminini alan yüzde benzerliklerle% 55'lik bir duyarlılık kesintisi göstermektedir. Kesimin tamamen altındaki kutular, hayır duyarlılığı tahmini alır.
Muopioid fonksiyonel alanı için yapılan ikinci seviye analiz, bu kesimin üzerindeki memeliler, kuşlar, sürüngenler, amfibiler ve çoğu balık türü ile% 88 benzerlik gösteren daha yüksek bir duyarlılık kesimi tespit etti ve koruma için başka bir kanıt çizgisi sağladı veya omurgalılar arasında mu opioid reseptörü sağladı. Üçüncü seviye analizde, değerlendirilen tüm türler evet'in duyarlılık tahminiyle sonuçlandı. Bu amino asitler hem güçlü mu opioid reseptör agonistlerinin hem de güçlü antagonistlerin bağlanmasında önemli olduğundan, bu veriler insan reseptörlerini hedef alan opioid bileşiklerinin omurgalı türleri arasındaki reseptörlerle benzer şekilde etkileşime girebileceğini düşündürmektedir.
SeqAPAS'ın üçüncü seviyesi hipotez üretimi için yararlıdır. İlgilenilen protein için kritik amino asit kalıntıları bilinmese bile, araç türler arasında bakmak ve korumanın nerede olduğunu veya daha az korunduğunu belirlemek için kullanılabilir. Bu hipotezler daha sonra sahaya yönelik mutagenez çalışmaları gibi moleküler biyoloji teknikleriyle test edilebilir.
SeqAPAS'ın ilk odak noktası kimyasal hedeflerdi. Bununla birlikte, araştırmamız birincil metabolize edici enzimleri, taşıma proteinlerini ve biyobirikimde yer alan proteinleri keşfetmek için genişlemektedir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, protein korumasının türler arasında hızlı analizini sağlayan ABD Çevre Koruma Ajansı'nın SeqAPASS aracını kullanma protokolünü sunar. Araç, kimyasal duyarlılığa ilişkin özelleştirilebilir tahminler sağlayarak, araştırmacılara ve karar vericilere kimyasal güvenliği değerlendirmede yardımcı olur.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Toksikoloji
- Çevre Bilimi
- Hesaplamalı Biyoloji
Arka Plan
- SeqAPASS, kimyasal toksisitenin türler arası ekstrapolasyonu için geliştirilen web tabanlı bir araçtır.
- Araç, mevcut tür duyarlılığı verilerine dayalı kimyasal duyarlılığını tahmin etme sürecini basitleştirir.
- Laboratuvar ortamlarında test edilemeyen türlerin toksisitesini değerlendirme zorluğunu ele alır.
- SeqAPASS, kimyasal güvenlik alanında araştırmacılar ve karar vericiler tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Çalışmanın Amacı
- Türler arasında protein korumasını değerlendirmek için basitleştirilmiş bir protokol sağlamak.
- Toksisite ve biyolojik yol bilgisinin ekstrapolasyonunu kolaylaştırmak.
- Kimyasal güvenlik değerlendirmelerinin erişilebilirliğini artırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Protein koruma analizi için SeqAPASS web aracının kullanılması.
- Kimyasal duyarlılığını analiz etmek için özelleştirilebilir ayarlar.
- Yüzlerce ila binlerce tür için verilerin hızlı işlenmesi.
- Hem yeni hem de mevcut kullanıcılar için kullanıcı dostu arayüz.
Ana Sonuçlar
- Kimyasal duyarlılığını tahmin etmede SeqAPASS'in etkinliğini göstermiştir.
- Çeşitli türler arasında protein koruma hakkında içgörüler sağlamıştır.
- Aracın büyük veri setlerini verimli bir şekilde işleyebilme yeteneğini sergilemiştir.
- Kimyasal güvenlikteki türler arası ekstrapolasyonun önemini vurgulamıştır.
Sonuçlar
- SeqAPASS, kimyasal toksisitesini değerlendiren araştırmacılar için değerli bir kaynaktır.
- Araç, tür duyarlılığı ve kimyasal güvenliği anlamayı geliştirir.
- Gelecekteki uygulamalar, çevresel risk değerlendirmelerinde kullanımını genişletebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
SeqAPASS enables rapid, scalable assessment of protein conservation to inform cross-species susceptibility predictions, directly supporting early-stage target validation and mechanistic de-risking in biopharma R&D. By leveraging sequence alignment and customizable analytics, teams can extrapolate toxicity and pathway data from model systems to untested species, improving predictive confidence and portfolio triage. This capability is critical for translational continuity and risk-adjusted advancement decisions in discovery and preclinical pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Supports hypothesis-driven interrogation of protein conservation across species for target validation.
- Enables mechanistic de-risking by clarifying evolutionary conservation of drug targets and pathways.
- Facilitates predictive confidence in extrapolating model system data to broader taxonomic groups.
- Provides a transparent, reproducible framework for functional target assessment.
Screening & Assay Development
- Prepares validated biological targets for downstream screening workflows by confirming conservation.
- Standardizes susceptibility predictions to inform assay design and compound evaluation.
- Delivers quantitative, exportable outputs for integration into screening platforms.
- Enables scalable, cross-species assay readiness for high-throughput applications.
Translational & Preclinical Research
- Aligns protein conservation data with translational biomarker strategies when supported by sequence homology.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by mapping susceptibility across species.
- Supports risk-adjusted advancement by identifying species-specific or conserved liabilities.
- Provides mechanistic evidence for cross-species pharmacology and toxicology predictions.
Pipeline & Workflow Integration
SeqAPASS integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling rapid, multi-level protein conservation analysis, supporting target selection, assay development, and translational risk assessment.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification through sequence and domain-level conservation analysis.
- Screening: Provides reproducible, quantitative susceptibility outputs to inform assay readiness and compound prioritization.
- Analytics: Generates customizable reports, summary metrics, and visualizations for comparative analysis across species and taxonomic groups.
- Translational Research: Connects model system findings to untested species, supporting biomarker alignment and translational continuity.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, web-based platform for repeated use across diverse targets and projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cross-species target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable protein conservation analytics.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of discovery and preclinical assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in protein sequence analysis and interpretation of conservation metrics.
- Relies on access to the SeqAPASS web platform and supporting bioinformatics infrastructure.
- Demands cross-team standardization of input parameters and reporting formats.
- Adaptable to a range of protein targets and taxonomic groups, with practical limits based on available sequence data.
- Dependent on literature-informed residue selection for advanced (level three) analyses.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:56
Developing and Running a SeqAPASS Query: Level 1
2:43
Developing and Running a SeqAPASS Query: Level 2
3:47
Accessing and Understanding the Data: SeqAPASS Level 1 and Level 2
5:54
Manipulating Data Settings and Visualizing the Data: SeqAPASS Level 1 and Level 2
7:23
Developing and Running a SeqAPASS Analysis: Level 3
8:28
Identify Critical Amino Acid Residues through a Literature Search
10:54
Visualizing Level 3 SeqAPASS Data and Interpretation of Results
13:45
Results: SeqAPASS Level 1, 2, and 3 Analyses of the Conservation of Amino Acid Residues and Level 1 and 2 Analyses of μ Opioid Receptor Conservation Across Taxonomic Groups
15:10
Conclusion
