Proteinlerin De Novo ve In Silico Tasarımı için I TASSER, trRosetta, UCSF Chimera, HADDOCK sunucusu ve HEX loria uygulaması

Bu araştırma, antimikrobiyal fonksiyonlara sahip proteinlerin yapısal modellerini oluşturmayı amaçlamaktadır. Bu modeller, in vitro testten önce her bir proteinin bir tedavi olarak yararlılığını belirlemeye yardımcı olan spesifik analizler yapmak için kullanılır. Şu anda, bu alandaki araştırmalar, tasarım proteinlerinin doğrulanması için in silico yöntemlere dayanmaktadır. Ancak, bir sürecin bu bölümünü desteklemek için özel olarak geliştirilmiş araçlar oluşturmamışlardır. Gelecekteki araştırmamız, çok katmanlı ağlarda biyolojik ağ çıkarımı ve konakçı ile çevre arasındaki mikrobiyota etkileşimine odaklanacaktır. Bu çalışma, makine öğrenimi biyonetleri ve laboratuvardaki meslektaşlarımız tarafından geliştirilen paketimiz ile desteklenecektir.

[Ekran Okuyucusu] Başlamak için, protein yapısı ve fonksiyon tahmini için I-TASSER sunucusunu ziyaret edin. Moleküler hedefi veya tasarım dizisini bir FASTA format dosyası, bir metin dosyası olarak veya doğrudan giriş alanına yapıştırarak gönderin. Diziye benzersiz bir ad atayın ve programın diziyi analiz etmesine izin vermek için I-TASSER'ı çalıştır'a tıklayın. trRosetta kullanarak 3B yapıyı tahmin etmek için trRosetta sunucusuna erişin. Hedef alıcı dizisini bir FASTA format dosyası, bir metin dosyası, bir MSA format dosyası olarak girin veya doğrudan sunucudaki giriş alanına yapıştırın. Kurumsal bir e-posta kullanarak kaydolduktan sonra, yapısal olarak tahmin edilen proteine bir isim atayın. Şablonları hariç tutma seçeneğinin seçili olduğundan emin olun ve herhangi bir homolog dizi ve şablonun kullanımını hariç tutmak için trRosettaX-Single'ı çalıştır'ı seçin. Protein yapısı tahmin sürecini başlatmak için gönder'e tıklayın. Tahmin sonucunda, TM puanının model kalitesinin bir ölçüsü olduğunu doğrulayın. Daha sonra temas haritalarını, amino asit başına mesafe haritalarını ve omega, teta ve phi açılarında alfa ve beta karbonlar için rotasyon haritalarını inceleyin. Bir web tarayıcısı açın ve HADDOCK web sunucusuna gidin. Yeni bir iş gönder'e tıklayın, ardından bir iş adı ve molekül sayısını girin. Yerleştirme için moleküllerin PDB yapılarını yükleyin. Varsayılan ayarları değiştirmeden bırakın ve İleri'ye tıklayın. Hem molekül bir hem de molekül iki için aktif ve pasif amino asit kalıntılarını girin ve ileri'ye tıklayın. Yerleştirme parametreleri bölümünde, mesafe kısıtlamaları, örnekleme parametreleri, kümeleme parametreleri vb. gibi tüm parametreler için varsayılan ayarları değiştirmeden bırakın ve yerleştirme işlemini başlatmak için gönder'e tıklayın. Sonuçlar sayfasını açın ve yerleştirme sonuçlarını gözden geçirin. Ligand reseptörü yerleştirme dosyasını indirdikten sonra, UCSF Chimera veya PyMOL gibi bir yapısal görselleştirme yazılımı açın. Yerleştirme dosyasını yükleyin ve yapı modelini görselleştirin. Sodyum-hidrojen antiporterinin trRosetta modeli, sıkıca paketlenmiş bir transmembran demeti oluşturan, esas olarak alfa-sarmallardan oluşan oldukça düzenli bir üçüncül yapı ortaya çıkardı. Bu, proteinin zara gömülü bir iyon taşıyıcısı olarak işlevsel rolünü göstermektedir. Modelin güvenilirliği, merkezi bölge genelinde %80'in üzerindeki yüksek yerel fark test değerleri ile desteklenir ve her iki uçta da azalan güven, olası esnekliği gösterir. Temas ve mesafe haritaları, tutarlı diyagonal ve kümelenmiş desenlerle sabit katlamayı doğrular. Tasarlanan antifungal peptidin reseptörün hücre dışı alanına moleküler olarak yerleşmesi, -73'lük olumlu bir HADDOCK skoru ve 0.7 Angstrom'luk düşük bir kök ortalama kare sapması ile kanıtlandığı gibi, stabil bir kompleks ile sonuçlanır. Ölçülen mesafeler, en kısa gözlenen tirozin 407 ve sistein 13 arasında olmak üzere, spesifik amino asitler arasındaki yakın temasları doğrular.