JUMPn: un'applicazione semplificata per il clustering di co-espressione proteica e l'analisi di rete in proteomica

Riepilogo

Presentiamo uno strumento di biologia dei sistemi JUMPn per eseguire e visualizzare l'analisi di rete per i dati quantitativi di proteomica, con un protocollo dettagliato che include la pre-elaborazione dei dati, il clustering di co-espressione, l'arricchimento del percorso e l'analisi della rete di interazione proteina-proteina.

Abstract

Con i recenti progressi nelle tecnologie di proteomica basate sulla spettrometria di massa, la profilazione profonda di centinaia di proteomi è diventata sempre più fattibile. Tuttavia, ricavare informazioni biologiche da set di dati così preziosi è una sfida. Qui introduciamo un software basato sulla biologia dei sistemi JUMPn e il suo protocollo associato per organizzare il proteoma in cluster di co-espressione proteica attraverso campioni e reti di interazione proteina-proteina (PPI) collegate da moduli (ad esempio, complessi proteici). Utilizzando la piattaforma R/Shiny, il software JUMPn semplifica l'analisi del clustering di co-espressione, dell'arricchimento del percorso e del rilevamento dei moduli PPI, con la visualizzazione dei dati integrata e un'interfaccia user-friendly. Le fasi principali del protocollo includono l'installazione del software JUMPn, la definizione di proteine differenzialmente espresse o del proteoma (dis)regolato, la determinazione di cluster di co-espressione significativi e moduli PPI e la visualizzazione dei risultati. Mentre il protocollo è dimostrato utilizzando un profilo proteoma basato sull'etichettatura isobarica, JUMPn è generalmente applicabile a una vasta gamma di set di dati quantitativi (ad esempio, proteomica senza etichette). Il software e il protocollo JUMPn forniscono quindi un potente strumento per facilitare l'interpretazione biologica nella proteomica quantitativa.

Introduzione

La proteomica del fucile a pompa basata sulla spettrometria di massa è diventata l'approccio chiave per analizzare la diversità del proteoma di campioni complessi¹. Con i recenti progressi nella strumentazione di spettrometria di massa ^2,3, cromatografia ^4,5, rilevamento della mobilità ionica⁶, metodi di acquisizione (^{acquisizione 7} indipendente dai dati e acquisizione dipendente dai dati⁸), approcci di quantificazione (metodo di etichettatura dei peptidi is....

Protocollo

NOTA: In questo protocollo, l'uso di JUMPn è illustrato utilizzando un set di dati pubblicato di profilazione dell'intero proteoma durante la differenziazione delle cellule B quantificata dal reagente isobarico dell'etichetta TMT²⁷.

1. Configurazione del software JUMPn

NOTA: per la configurazione del software JUMPn sono disponibili due opzioni: (i) installazione su un computer locale per uso personale; e (ii) distribuzione di JUMPn su un Shiny Server remoto per più utenti. Per l'installazione locale, un personal computer con accesso a Internet e ≥4 Gb di RAM è sufficiente per eseguire l'anal....

Risultati

Abbiamo utilizzato i nostri set di dati di proteomica profonda^pubblicati 25,26,27,30 (Figure 5 e Figura 6) e le simulazioni di dati⁵⁷ (Tabella 1) per ottimizzare e valutare le prestazioni di JUMPn. Per l'analisi del clustering proteico di co-espressione tramite WGCNA, si consiglia di utilizzare .......

Discussione

Qui abbiamo introdotto il nostro software JUMPn e il suo protocollo, che sono stati applicati in più progetti per la dissezione di meccanismi molecolari utilizzando dati quantitativi profondi^di proteomica 25,26,27,30,64. Il software e il protocollo JUMPn sono stati completamente ottimizzati, compresa la considerazione delle proteine DE per l'analisi della ret.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
MacBook Pro with a 2.3 GHz Quad-Core Processor running OS 10.15.7.	Apple Inc.	MacBook Pro 13''	Hardware used for software development and testing
Anoconda	Anaconda, Inc.	version 4.9.2	https://docs.anaconda.com/anaconda/install/
miniconda	Anaconda, Inc.	version 4.9.2	https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html
RStudio	RStudio Public-benefit corporation	version 4.0.3	https://www.rstudio.com/products/rstudio/download/
Shiny Server	RStudio Public-benefit corporation		https://shiny.rstudio.com/articles/shinyapps.html