Protein-Protein Etkileşimlerinde Görev Alan Potansiyel Olarak Çok Spesifik Peptit Bağlayıcı Alanların Amino Asit Tercihlerinin Hesaplamalı Tahmini

Özet

Protein-protein etkileşimlerinde (PPI'ler) çok spesifik bağlanma bölgelerinin amino asit tercihlerini tahmin etmek için dizi çeşitlendirmesine dayalı bir metodoloji açıklıyoruz. Bu stratejide, binlerce potansiyel peptit ligandı üretilir ve in silico olarak taranır, böylece mevcut deneysel yöntemlerin bazı sınırlamalarının üstesinden gelinir.

Özet

Birçok protein-protein etkileşimi, kısa protein segmentlerinin peptit bağlama alanlarına bağlanmasını içerir. Genellikle, bu tür etkileşimler, değişken koruma ile doğrusal motiflerin tanınmasını gerektirir. Aynı ligandlarda yüksek oranda korunmuş ve daha değişken bölgelerin kombinasyonu, genellikle enzimlerin ve hücre sinyal proteinlerinin ortak bir özelliği olan bağlanmanın çok özgüllüğüne katkıda bulunur. Peptit bağlayıcı alanların amino asit tercihlerinin karakterizasyonu, protein-protein etkileşimlerinin (PPI'ler) aracılarının tasarımı için önemlidir. Hesaplamalı yöntemler, genellikle maliyetli ve hantal deneysel tekniklere etkili bir alternatiftir ve daha sonra aşağı akış deneylerinde doğrulanabilecek potansiyel aracıların tasarımını sağlar. Burada, peptit bağlama alanlarının amino asit tercihlerini tahmin etmek için Rosetta moleküler modelleme paketinin Pepspec uygulamasını kullanan bir metodoloji tanımladık. Bu metodoloji, reseptör proteininin yapısı ve peptit ligandının doğası bilindiğinde veya çıkarılabildiğinde yararlıdır. Metodoloji, rastgele amino asit kalıntıları eklenerek uzatılan liganddan iyi karakterize edilmiş bir ankraj ile başlar. Bu şekilde üretilen peptitlerin bağlanma afinitesi daha sonra en iyi tahmin edilen bağlanma skorlarına sahip peptitleri seçmek için esnek omurga peptit yerleştirme ile değerlendirilir. Bu peptitler daha sonra amino asit tercihlerini hesaplamak ve isteğe bağlı olarak daha sonraki çalışmalarda kullanılabilecek bir konum-ağırlık matrisini (PWM) hesaplamak için kullanılır. Bu metodolojinin uygulanmasını göstermek için, daha önce çok spesifik olduğu bilinen, ancak küresel olarak pLxIS adı verilen kısa korunmuş bir motif tarafından yönlendirilen insan interferon düzenleyici faktör 5'in (IRF5) alt birimleri arasındaki etkileşimi kullandık. Tahmini amino asit tercihleri, IRF5 bağlanma yüzeyi hakkındaki önceki bilgilerle tutarlıydı. Fosforile edilebilir serin kalıntıları tarafından işgal edilen pozisyonlar, muhtemelen negatif yüklü yan zincirlerinin fosfoserine benzer olması nedeniyle yüksek bir aspartat ve glutamat frekansı sergiledi.

Giriş

İki protein arasındaki etkileşim genellikle kısa amino asit segmentlerinin, protein-peptit arayüzlerine benzeyen peptit bağlama alanlarına bağlanmasını içerir. Bu tür protein-protein etkileşimlerinde (PPI) yer alan reseptör proteinleri, genellikle multispesifisite ^1,2 olarak bilinen bir özellik olan belirli bir örtüşen ancak farklı ligand dizileri setini tanıma yeteneğine sahiptir. Multispesifik tanıma, birçok hücresel proteinin bir özelliğidir, ancak enzimlerde ve hücre sinyal proteinlerinde özellikle dikkat çekicidir³. Multispesifik bağlanma bölgeleri....

Protokol

1. Protein-peptit arayüzünün ilk hazırlanması

1. Protein-protein kompleksinin yapısının indirilmesi
   1. Protein Veri Bankası (PDB) ana sayfasına (https://www.rcsb.org/) gidin ve ana arama kutusuna protein-protein kompleksinin yapısı için PDB ID'yi yazın (Şekil 2A). Bu çalışmada örnek olarak kullanılan IRF5 dimerinin yapısı için PDB ID'si 3DSH^19'dur.
   2. İstenen yapı için ana sayfada, Dosyaları İndir'e (Şekil 2B) ve ardından Biyolojik Montaj 1'e (PDB - gz) (Şekil 2C....

Tartışmalar

Bu makale, in silico dizi çeşitlendirmesine dayalı olarak potansiyel olarak çok spesifik bağlanma bölgelerinin amino asit tercihlerini tahmin etmek için bir protokolü açıklamaktadır. Protein-peptit arayüzlerinin amino asit tercihlerini tahmin etmek için az sayıda hesaplama aracı geliştirilmiştir 14,25,26. Bu araçlar tahmine dayalı bir yapıya sahiptir, ancak tahminlerini gerç.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
BUDE Alanine Scan Server	University of Edinburgh	https://pragmaticproteindesign.bio.ed.ac.uk/balas/	doi: 10.1021/acschembio.9b00560
Rosetta Modeling Software	Rosetta Commons	https://www.rosettacommons.org/software	doi: 10.1002/prot.22851
UCSF Chimera	University of California San Francisco	https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/	doi: 10.1002/jcc.20084