Name: bioinformatics resources for the study of glycan-mediated protein interactions
Uploaded: 2022-01-20T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bioinformatics Resources for the Study of Glycan-Mediated Protein Interactions at JoVE.com

Forfatteren anerkender varmt tidligere og nuværende medlemmer af Proteome Informatics Group, der er involveret i at udvikle de ressourcer, der anvendes i denne vejledning, specifikt Julien Mariethoz og Catherine Hayes for GlyConnect, François Bonnardel for UniLectin, Davide Alocci og Frederic Nikitin for Octopus og Thibault Robin for Compozitor og sidste touch på Octopus.
Udviklingen af glyco@Expasy-projektet støttes af den schweiziske forbundsregering gennem Statssekretariatet for Uddannelse, Forskning og Innovation (SERI) og suppleres i øjeblikket af Swiss National Science Foundation (SNSF: 31003A_179249). ExPASy vedligeholdes af det schweiziske institut for bioinformatik og hostes på Vital-IT Competence Center. Forfatteren anerkender også Anne Imberty for fremragende samarbejde om UniLectin-platformen, der støttes i fællesskab af ANR PIA Glyco@Alps (ANR-15-IDEX-02), Alliance Campus Rhodanien Co-funds (http://campusrhodanien.unige-cofunds.ch) Labex Arcane/CBH-EUR-GS (ANR-17-EURE-0003).

BEMÆRK: En enhed med en internetforbindelse (større skærm foretrækkes) og en opdateret webbrowser som Chrome eller Firefox er påkrævet. Brug af Safari eller Edge er muligvis ikke så pålidelig.
1. Fra et protein N-glycom i GlyConnect til et lektin af UniLectin
<ol><li>Adgang til ressourcer fra Glyco@Expasy BEMÆRK: Proceduren beskrevet her er at få adgang til GlyConnect, men kan anvendes til at få adgang til enhver ressource, der er registreret p...

<ol>
	<li>Spring Harbor Laboratory Press. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Essentials of Glycobiology. , (2015).</li><li>Gray, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advancing+solutions+to+the+carbohydrate+sequencing+challenge.">Advancing solutions to the carbohydrate sequencing challenge.</a> Journal of the American Chemical Society. 141 (37), 14463-14479 (2019).</li><li>Tsuchiya, S., Yamada, I., Aoki-Kinoshita, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GlycanFormatConverter:+a+conversion+tool+for+translating+the+complexities+of+glycans.">GlycanFormatConverter: a conversion tool for translating the complexities of glycans.</a> Bioinformatics. 35 (14), 2434-2440 (2018).</li><li>Fujita, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+international+glycan+repository+GlyTouCan+version+3.0.">The international glycan repository GlyTouCan version 3.0.</a> Nucleic Acids Research. 49, 1529-1533 (2021).</li><li>Alocci, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GlyConnect:+glycoproteomics+goes+visual,+interactive,+and+analytical.">GlyConnect: glycoproteomics goes visual, interactive, and analytical.</a> Journal of Proteome Research. 18 (2), 664-677 (2019).</li><li>York, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GlyGen:+computational+and+informatics+resources+for+glycoscience.">GlyGen: computational and informatics resources for glycoscience.</a> Glycobiology. 30 (2), 72-73 (2020).</li><li>Watanabe, Y., Aoki-Kinoshita, K. F., Ishihama, Y., Okuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GlycoPOST+realizes+FAIR+principles+for+glycomics+mass+spectrometry+data.">GlycoPOST realizes FAIR principles for glycomics mass spectrometry data.</a> Nucleic Acids Research. 49, 1523-1528 (2020).</li><li>Campbell, M. P., Aoki-Kinoshita, K. F., Lisacek, F., York, W. S., Packer, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycoinformatics.">Glycoinformatics.</a> Essentials of Glycobiology. , (2015).</li><li>Cao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+software+tools+for+more+generic+and+precise+intact+glycopeptide+analysis.">Recent advances in software tools for more generic and precise intact glycopeptide analysis.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 20, 100060 (2021).</li><li>Mariethoz, J., Hayes, C., Lisacek, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycan+compositions+with+Compozitor+to+enhance+glycopeptide+identification.">Glycan compositions with Compozitor to enhance glycopeptide identification.</a> Proteomics Data Analysis. 2361, 109-127 (2021).</li><li>Kawahara, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Communityevaluation+of+glycoproteomics+informatics+solutions+reveals+high-performance+search+strategies+of+serum+glycopeptide+analysis.">Communityevaluation of glycoproteomics informatics solutions reveals high-performance search strategies of serum glycopeptide analysis.</a> Nature Methods. 18, 1304-1316 (2021).</li><li>Lisacek, F., Aoki-Kinoshita, K. F., Vora, J. K., Mazumder, R., Tiemeyer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycoinformatics+resources+integrated+through+the+GlySpace+Alliance.">Glycoinformatics resources integrated through the GlySpace Alliance.</a> Comprehensive Glycoscience. 1, 507-521 (2021).</li><li>Mariethoz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycomics@ExPASy:+bridging+the+gap.">Glycomics@ExPASy: bridging the gap.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 17 (11), 2164-2176 (2018).</li><li>Duvaud, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expasy,+the+swiss+bioinformatics+resource+portal,+as+designed+by+its+users.">Expasy, the swiss bioinformatics resource portal, as designed by its users.</a> Nucleic Acids Research. 49, 216-227 (2021).</li><li>The UniProt Consortium et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UniProt:+the+universal+protein+knowledgebase+in+2021.">UniProt: the universal protein knowledgebase in 2021.</a> Nucleic Acids Research. 49, 480-489 (2021).</li><li>Bonnardel, F., Perez, S., Lisacek, F., Imberty, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+database+for+lectins+and+the+UniLectin+web+platform.">Structural database for lectins and the UniLectin web platform.</a> Lectin Purification and Analysis. 2132, 1-14 (2020).</li><li>Neelamegham, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Updates+to+the+symbol+nomenclature+for+glycans+guidelines.">Updates to the symbol nomenclature for glycans guidelines.</a> Glycobiology. 29 (9), 620-624 (2019).</li><li>Sharon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IUPAC-IUB+Joint+Commission+on+Biochemical+Nomenclature+(JCBN).+Nomenclature+of+glycoproteins,+glycopeptides+and+peptidoglycans:+JCBN+recommendations+1985.">IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). Nomenclature of glycoproteins, glycopeptides and peptidoglycans: JCBN recommendations 1985.</a> Glycoconjugate Journal. 3 (2), 123-133 (1986).</li><li>Harvey, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proposal+for+a+standard+system+for+drawing+structural+diagrams+of+N-+and+O-linked+carbohydrates+and+related+compounds.">Proposal for a standard system for drawing structural diagrams of N- and O-linked carbohydrates and related compounds.</a> Proteomics. 9 (15), 3796-3801 (2009).</li><li>Song, E., Mayampurath, A., Yu, C. -. Y., Tang, H., Mechref, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycoproteomics:+identifying+the+glycosylation+of+prostate+specific+antigen+at+normal+and+high+isoelectric+points+by+LC-MS/MS.">Glycoproteomics: identifying the glycosylation of prostate specific antigen at normal and high isoelectric points by LC-MS/MS.</a> Journal of Proteome Research. 13 (12), 5570-5580 (2014).</li><li>Moran, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Profiling+the+proteoforms+of+urinary+prostate-specific+antigen+by+capillary+electrophoresis+-+mass+spectrometry.">Profiling the proteoforms of urinary prostate-specific antigen by capillary electrophoresis - mass spectrometry.</a> Journal of Proteomics. 238, 104148 (2021).</li><li>Wang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+glycopeptide+profiling+of+prostate-specific+antigen+from+seminal+plasma+by+MALDI-MS.">High-throughput glycopeptide profiling of prostate-specific antigen from seminal plasma by MALDI-MS.</a> Talanta. 222, 121495 (2021).</li><li>wwPDB consortium metal. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Data+Bank:+the+single+global+archive+for+3D+macromolecular+structure+data.">Protein Data Bank: the single global archive for 3D macromolecular structure data.</a> Nucleic Acids Research. 47, 520-528 (2019).</li><li>Sehnal, D., Grant, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapidly+display+glycan+symbols+in+3D+structures:+3D-SNFG+in+LiteMol.">Rapidly display glycan symbols in 3D structures: 3D-SNFG in LiteMol.</a> Journal of Proteome Research. 18 (2), 770-774 (2019).</li><li>Bonnardel, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UniLectin3D,+a+database+of+carbohydrate+binding+proteins+with+curated+information+on+3D+structures+and+interacting+ligands.">UniLectin3D, a database of carbohydrate binding proteins with curated information on 3D structures and interacting ligands.</a> Nucleic Acids Research. 47, 1236-1244 (2019).</li><li>Sehnal, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LiteMol+suite:+interactive+web-based+visualization+of+large-scale+macromolecular+structure+data.">LiteMol suite: interactive web-based visualization of large-scale macromolecular structure data.</a> Nature Methods. 14 (12), 1121-1122 (2017).</li><li>Salentin, S., Schreiber, S., Haupt, V. J., Adasme, M. F., Schroeder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PLIP:+fully+automated+protein-ligand+interaction+profiler.">PLIP: fully automated protein-ligand interaction profiler.</a> Nucleic Acids Research. 43, 443-447 (2015).</li><li>Robin, T., Mariethoz, J., Lisacek, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examining+and+fine-tuning+the+selection+of+glycan+compositions+with+GlyConnect+Compozitor.">Examining and fine-tuning the selection of glycan compositions with GlyConnect Compozitor.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 19 (10), 1602-1618 (2020).</li><li>Compagno, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycans+and+galectins+in+prostate+cancer+biology,+angiogenesis+and+metastasis.">Glycans and galectins in prostate cancer biology, angiogenesis and metastasis.</a> Glycobiology. 24 (10), 899-906 (2014).</li><li>Gentilini, L. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+and+high+expression+of+Galectin-8+tightly+controls+metastatic+progression+of+prostate+cancer.">Stable and high expression of Galectin-8 tightly controls metastatic progression of prostate cancer.</a> Oncotarget. 8 (27), 44654-44668 (2017).</li><li>Schw&#228;mmle, V., Verano-Braga, T., Roepstorff, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+and+statistical+methods+for+high-throughput+analysis+of+post-translational+modifications+of+proteins.">Computational and statistical methods for high-throughput analysis of post-translational modifications of proteins.</a> Journal of Proteomics. 129, 3-15 (2015).</li><li>Khatri, K., Klein, J. A., Zaia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+an+informed+search+space+maximizes+confidence+of+site-specific+assignment+of+glycoprotein+glycosylation.">Use of an informed search space maximizes confidence of site-specific assignment of glycoprotein glycosylation.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409 (2), 607-618 (2017).</li><li>Sztain, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+glycan+gate+controls+opening+of+the+SARS-CoV-2+spike+protein.">A glycan gate controls opening of the SARS-CoV-2 spike protein.</a> Nature Chemistry. 13, 963-968 (2021).</li></ol>

GlyConnect Octopus som et værktøj til at afsløre uventede sammenhænge GlyConnect Octopus blev oprindeligt designet til at forespørge databasen med en løs definition af glycaner. Faktisk rapporterer litteraturen ofte de vigtigste egenskaber ved glycaner i et glycom, såsom at blive fucosyleret eller sialyleret, være lavet af to eller flere antenner osv. Desuden klassificeres glycaner, uanset om de er N- eller O-linkede, i kerner, som beskrevet i referencemanualen Essentials of ...

Glycaner, proteiner, som de er bundet til (glycoproteiner), og proteiner, som de binder til (lektiner eller kulhydratbindende proteiner), er de vigtigste molekylære aktører på celleoverfladen1. På trods af denne centrale rolle i celle-cellekommunikation er store undersøgelser, herunder glycomics, glycoproteomics eller glycan-interactomics data, stadig knappe sammenlignet med deres modstykke i genomik og proteomik.
Indtil for nylig var der ikke udviklet metoder til at karakterisere forgreningsstrukturerne af komplekse kulhydrater, mens de stadig blev konjugeret til bærerproteinet. Biosyntesen af glycoproteiner er en ikke-skabelondrevet proces, hvor monosacchariddonorerne, de accepterende glycoproteinsubstrater og glycosyltransferaserne og glycosidaserne spiller en interaktiv rolle. De resulterende glycoproteiner kan bære komplekse strukturer med flere forgreningspunkter, hvor hver monosaccharidkomponent kan være en af de flere typer, der er til stede i naturen1. Den ikke-skabelondrevne proces pålægger biokemisk analyse som den eneste mulighed for at generere oligosaccharidstrukturelle data. Den analytiske proces med glycanstrukturer, der er knyttet til et indfødt protein, er ofte udfordrende, da det kræver følsomme, kvantitative og robuste teknologier til bestemmelse af monosaccharidsammensætning, bindinger og forgreningssekvenser2.
I denne sammenhæng er massespektrometri (MS) den mest anvendte teknik i glycomics og glycoproteomics eksperimenter. Efterhånden som tiden går, udføres disse i højere gennemløbsindstillinger, og data akkumuleres nu i databaser. Glycanstrukturer i forskellige formater3, udfylde GlyTouCan4, det universelle glycandatalager, hvor hver struktur er forbundet med en stabil identifikator, uanset hvilket præcisionsniveau glycanen er defineret med (f.eks. muligvis manglende koblingstype eller tvetydig sammensætning). Meget lignende strukturer indsamles, men deres mindre forskelle rapporteres tydeligt. Glycoproteiner er beskrevet og kurateret i GlyConnect5 og GlyGen6, to databaser, der krydsrefererer hinanden. MS-data, der understøtter strukturelle beviser, lagres i stigende grad i GlycoPOST7. For en bredere dækning af onlineressourcer er kapitel 52 i referencemanualen, Essentials of Glycobiology, dedikeret til glycoinformatik8. Interessant nok har glycopeptididentifikationssoftware spredt sig i de senere år9,10, men ikke til gavn for reproducerbarheden. Sidstnævnte bekymring fik lederne af HUPO GlycoProteomics Initiative (HGI) til at sætte en softwareudfordring i 2019. De MS-data, der er opnået ved behandling af komplekse blandinger af N- og O-glycosylerede humane serumproteiner i CID-, ETD- og EThcD-fragmenteringstilstande, blev stillet til rådighed for konkurrenter, hvad enten det var softwarebrugere eller udviklere. Den fuldstændige rapport om resultaterne af denne udfordring11 er kun skitseret her. Til at begynde med blev der observeret en spredning af identifikationer. Det blev hovedsageligt fortolket som forårsaget af mangfoldigheden af metoder implementeret i søgemaskiner, af deres indstillinger, og hvordan output blev filtreret, og peptid "tælles". Det eksperimentelle design kan også have sat noget software og tilgange til en (dis)fordel. Det er vigtigt, at deltagere, der brugte den samme software, rapporterede inkonsekvente resultater og derved fremhævede alvorlige reproducerbarhedsproblemer. Det blev konkluderet ved at sammenligne forskellige indlæg, at nogle softwareløsninger fungerer bedre end andre, og nogle søgestrategier giver bedre resultater. Denne feedback vil sandsynligvis være retningsgivende for forbedringen af automatiserede metoder til analyse af glycopeptiddata og vil igen påvirke databaseindholdet.
Udvidelsen af glycoinformatik førte til oprettelse af webportaler, der giver information og adgang til flere lignende eller supplerende ressourcer. De nyeste og ajourførte er beskrevet i et kapitel i bogen Comprehensive Glycoscience12, og gennem samarbejde tilbydes en løsning på datadeling og informationsudveksling i en open access-tilstand. En sådan portal blev udviklet, som oprindeligt blev kaldt Glycomics@ExPASy 13 og omdøbt Glyco@Expasy, efter den store revision af Expasy-platformen14, der har været vært for en stor samling af værktøjer og databaser, der blev brugt på tværs af flere -omics i årtier, hvor det mest populære element var UniProt15-den universelle proteinvidensbase. Glyco@Expasy tilbyder en didaktisk opdagelse af formålet med og brugen af databaser og værktøjer baseret på en visuel kategorisering og en visning af deres indbyrdes afhængigheder. Følgende protokol illustrerer procedurer til at udforske glycomics og glycoproteomics data med et udvalg af ressourcer fra denne portal, der gør forbindelsen mellem glycoproteomics og glycan-interactomics eksplicit via glycomics. Som det er, producerer glycomics eksperimenter strukturer, hvor monosaccharider er fuldt definerede og forbinder helt eller delvist bestemt, men deres proteinstedsfastgørelse er dårligt, hvis overhovedet, karakteriseret. I modsætning hertil genererer glycoproteomics eksperimenter præcise oplysninger om fastgørelse af stedet, men med en dårlig opløsning af glycanstrukturer, ofte begrænset til monosaccharidsammensætninger. Disse oplysninger er stykket sammen i GlyConnect-databasen. Desuden kan søgeværktøjer i GlyConnect bruges til at detektere potentielle glykanligander, som er beskrevet sammen med de proteiner, der genkender dem i UniLectin16, der er knyttet til GlyConnect via glycaner. Protokollen, der præsenteres her, er opdelt i to sektioner for at dække spørgsmål, der er specifikke for N-bundne og O-bundne glycaner og glycoproteiner.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>internet connection</td>
			<td>user&#39;s choice</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>recent version of web browser</td>
			<td>user&#39;s choice</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

bioinformatics resources for the study of glycan-mediated protein interactions

Det Glyco@Expasy initiativ blev lanceret som en samling af indbyrdes afhængige databaser og værktøjer, der spænder over flere aspekter af viden inden for glykobiologi. Det sigter især mod at fremhæve interaktioner mellem glycoproteiner (såsom celleoverfladereceptorer) og kulhydratbindende proteiner medieret af glycaner. Her introduceres store ressourcer i samlingen gennem to illustrative eksempler centreret om N-glycom af det humane prostataspecifikke antigen (PSA) og O-glycom af humane serumproteiner. Gennem forskellige databaseforespørgsler og ved hjælp af visualiseringsværktøjer viser denne artikel, hvordan man udforsker og sammenligner indhold i et kontinuum for at indsamle og korrelere ellers spredte informationsstykker. Indsamlede data er bestemt til at fodre mere detaljerede scenarier af glycanfunktion. Glycoinformatik, der introduceres her, foreslås derfor som et middel til enten at styrke, forme eller afvise antagelser om specificiteten af et proteinglykom i en given sammenhæng.

Den første del af protokollen (afsnit 1) viste, hvordan man undersøger specificiteten eller fællesheden af N-glycaner fastgjort på Asn-69 af det humane prostataspecifikke antigen (PSA) ved hjælp af GlyConnect-platformen. Vævsafhængige (urin og sædvæske) samt isoformafhængige (normale og høje pI) variationer i glycanekspression blev understreget ved hjælp af to visualiseringsværktøjer (figur 4 og figur 5).
<p class="jove_content...

Watch this Scientific Journal Video about Bioinformatics Resources for the Study of Glycan-Mediated Protein Interactions at JoVE.com

Bioinformatics Resources for the Study of Glycan-Mediated Protein Interactions

Denne protokol illustrerer, hvordan man udforsker, sammenligner og fortolker humane proteinglycomer med online ressourcer.

Bioinformatikressourcer til undersøgelse af glykanmedierede proteininteraktioner

The Glyco@Expasy initiative was launched as a collection of interdependent databases and tools spanning several aspects of knowledge in glycobiology. In ...

Bioformatik handler om at bruge computere til at løse spørgsmål i biologi. Glycoinformatik handler om at bruge computere til at løse spørgsmål inden for glykobiologi. Med glycoinformatik udvikler vi databaser, der gemmer glycomics eller glycoproteomics data, der kan gennemses eller søges, og vi udvikler også værktøjer til at visualisere og sammenligne disse data.Glycanernes rolle anerkendes i stigende grad som værende vigtig inden for sundhed og sygdom, og glycoinformatik forsøger også at bringe det frem. Catherine Hayes er uddannet i glykobiologi og arbejder som data scientist. Julien Mariethoz er uddannet i datalogi og koordinerer udviklingen af databaser og værktøjer.Gå til hjemmesiden glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy og i menuen længst til venstre skal du markere afkrydsningsfeltet glycoproteiner. Boblediagrammet til højre zoomer ind i boblen, der matcher den kategori, og klikker derefter på GlyConnect-boblen for at åbne GlyConnect-hjemmesiden i en ny fane.Vælg proteinknappen, og skriv prostata i søgevinduet på proteinvisningssiden. Klik på 790 svarende til den almindelige isoform af prostata-specifikt antigen eller PSA. Klik derefter på kildeknappen i grønt på den øverste flerfarvede bjælke for at få vist de eksempeltyper, hvorfra de offentliggjorte data blev behandlet.Klik på sygdomsknappen for at kontrollere databasens sundhedsrelaterede indhold. Klik derefter på strukturknappen for at se den fulde liste over 135 strukturer forbundet med PSA fra glycomics data. Klik på kompositionsknappen for de tilhørende 78 sammensætninger bestemt af glycoproteomics eksperimenter.Klik på en hvilken som helst struktur eller sammensætning for at få yderligere detaljer. For at reducere tvetydigheden af kompositioner skal du klikke på foreslået struktur under en valgt sammensætning. Der fremsættes et forslag, hver gang monosaccharidtællingen falder sammen med antallet af en opført struktur.For fuldt ud at udforske proteinsiden skal du se yderligere detaljer i højre side af siden. Gå til Octopus-hjemmesiden for at bekræfte tilstedeværelsen af fælles strukturelle træk i mangfoldigheden af glycaner, der er knyttet til PSA, hold fanen N-Linked valgt som standard, flyt til underfanen Kerner og klik på hybridikonet. Flyt derefter til underfanen Egenskaber, vælg det sialylerede ikon og klik på den grønne søgeknap.I den viste graf over relationer skal du holde markøren over H6N4F1S1 for at fremhæve links til syv proteiner i tre strukturer. Kontrast dette ved at svæve over H6N4F2S1, der udpeger de to isoformer af PSA. Hold markøren over struktur-id'et for at få vist dets SNFG-repræsentation, og klik på det for at åbne den tilsvarende side.Skift de midterste knuder til væv, og placer derefter markøren på urin eller sædvæske midt i grafen for at se forskellige foreninger. Skift centerknudepunkterne til sygdom for at vise 13 muligheder, hvoraf den ene er prostatakræft. Det eneste protein, der er forbundet, er PSA.Klik derefter på knappen Ryd for at opdatere søgningen. Flyt til underfanen Egenskaber, og klik på ikonet for bi-antenner. Flyt derefter til underfanen determinanter, vælg ikonet 3-sialyl-LN type to og klik på den grønne søgeknap.Kontroller de blæksprutte-hentede associationer med bi-antenne glycaner, der indeholder et terminalt 3-sialyl-LN type to motiv. Skift de midterste knuder til væv for lettere læsning og hold markøren over KLK3_human for direkte at forbinde sædvæske med PSA fælles isoform og syv strukturer. Gå tilbage til proteinsiden, i dette tilfælde PSA, for at udføre scanningen af potentielle forhold mellem hver sammensætning på en liste deraf.Klik på linket Compozitor i højre side af PSA-indtastningssiden. Sørg for, at Compozitor-søgefelterne er udfyldt på forhånd med detaljerne i ID 790-posten under fanen Protein. Klik på knappen Tilføj til valg for at hente data fra databasen.Fravælg indstillingen Inkluder virtuelle noder, og klik derefter på knappen Beregningsgraf for at få vist en graf, der viser et godt forbundet sæt af 78 kompositioner, der repræsenterer PSA N-glycomet og et søjlediagram, der viser glycanernes vigtigste egenskaber. Forbliv i hovedproteinfanen og vælg prostata-specifikt antigen høj Pi isoform i proteinfeltet. Klik på knappen Tilføj til valg for at hente data fra databasen, der udgør 57 kompositioner.Klik på beregningsgrafknappen for at generere de overlejrede grafer for begge isoformer og vurdere forskellene i glycomer af de to PSA-isoformer. Gå til hjemmesiden www.unilectin. eu og klik på UniLectin3D-knappen.Klik på glycan-søgeknappen, og klik derefter på den lilla diamant, der repræsenterer en sialinsyre, der beder om visning af alle glycanbindende motiver, der slutter med en sialinsyre, der er gemt i databasen. Klik på 3-sialyl-LN type to-motivet for at bede om visning af alle lektiner, for hvilke en 3D-struktur, der bekræfter interaktionen med 3-sialyl-LN type to, er kendt. Indstillingen Søg efter felt.Skriv Homo sapiens i artsfeltet. Klik på knappen Udforsk røntgenstrukturer for at filtrere den originale liste ud. Der er kun én indgang tilbage, derfor er den menneskelige galectin-8.Klik på knappen Vis 3D-struktur og information for at få vist detaljerede oplysninger om human galectin-8, der interagerer med 3-sialyl-LN type to. Få adgang til de strukturelle oplysninger om human galectin-8, der vises på siden med to forskellige seere. Hold musen for at dreje molekylet rundt og bringe liganden frem i forgrunden med LiteMol-softwaren.Hold musen over de anførte interaktioner til venstre for at opdatere visningen til højre og finde, hvor den pågældende interaktion fungerer i strukturen med PLIP-softwaren. Gennemse HGI-datasættet fra GlyConnect-hjemmesiden ved at gå direkte til den artikel, der henvises til på denne side. Klik på linket Compozitor i højre side af referenceindtastningssiden for at vurdere datasættets konsistens.Søgefeltet vil allerede være udfyldt med reference svarende til DOI-nummeret i værktøjets avancerede fane. Skriv glycan_type = O-linket efter DOI-nummeret for at indsnævre søgningen til O-linkede glycaner. Klik derefter på knappen Tilføj til valg for at hente dataene fra databasen.Hold indstillingen Medtag virtuelle noder valgt, og klik på knappen Beregningsgraf for at få vist grafen over tilsluttede kompositioner. Gå til proteinfanen i GlyConnect Compozitor, og vælg inter-alfa trypsinhæmmer tung kæde H4 fra proteinlisten. Sørg for, at artsvalget som standard er Homo sapiens. Fravælg N-Linked i glykantypen.Vælg kun THR 725 på webstedslisten, og klik på knappen Tilføj til valg. Klik derefter på knappen Beregningsgraf for at få vist grafen over tilsluttede kompositioner. For at give mening om de virtuelle noder skal du klikke på eksportknappen under grafen.Vælg kun virtuelt, og klik på udklipsholderikonet for at kopiere valget af otte kompositioner. Indsæt markeringen i forespørgselsvinduet på Compozitors brugerdefinerede fane. Indstil markeringsetiketten i feltet Kompositioner, vælg O-Linked i feltet glycantype, og klik på knappen Tilføj til valg.Til sidst skal du klikke på knappen Beregningsgraf. De vævsafhængige associationer mellem proteiner og glycaner er vist i denne produktion af GlyConnect Octopus. Alle humane proteiner, der bærer hybrid- og sialylerede glycanstrukturer med det væv, hvori de udtrykkes, vises i dette output.Foreningerne med urin fremhæves og viser to proteiner, choriogonadotropin eller GLHA human og PSA common isoform eller KLK3 human, forbundet med de spredte glycanstrukturer. Tilsvarende fremhæves associationerne med sædvæske, der viser to proteinisoformer af PSA forbundet med de grupperede glycanstrukturer. De overlejrede N-glycomer af de to isoformer af PSA er vist i udgangen af GlyConnect Compozitor.Blå knuder repræsenterer de glycaner, der er forbundet med den fælles isoform, og de af den høje Pi-isoform er repræsenteret som røde knuder. Overlapningen mellem glycomer er vist som magentaknuder. Tal inde i noderne repræsenterer antallet af glykanstrukturer, der matcher den mærkede sammensætning i henhold til indholdet af GlyConnect-databasen vedrørende PSA.PSA-glycomet, der vises i GlyConnect, viste sig at korrelere med galectin-8, der blev vist i UniLectin3D via 3-sialyl-LN type to terminal epitopen. Dette giver et sandsynligt, men ikke garanteret scenario for protein-protein-interaktioner medieret af glycaner. Et sæt O-glycansammensætninger af høj kvalitet forbundet med humant serum blev undersøgt og sammenlignet med GlyConnect-databaseindholdet og gav derved mulighed for at tilpasse en glycansammensætningsfil til raffineret identifikation af glycopeptiderne.Det kan stole på det minimale sæt af 20 kompositioner, der er tilgængelige fra et datasæt, eller forbedres med 23 til 26 elementer, der rationelt indsamles i GlyConnect for at styrke sættets konsistens. Fra denne protokol er det vigtigt at huske, at et glycom ikke kan begrænses til en liste over emner. Og at du netop med glycoinformatikværktøjer kan vise afhængighederne mellem disse elementer, som i sidste ende vil forklare deres funktion.

Research

JoVE Journal

Biology

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Computer-Generated Animal Model Stimuli

Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In ...

Imaging Protein-protein Interactions in vivo

Imaging Protein-protein Interactions in vivo

Protein-protein interactions are a hallmark of all essential cellular processes. However, many of these interactions are transient, or energetically weak, ...

iCLIP - Transcriptome-wide Mapping of Protein-RNA Interactions with Individual Nucleotide Resolution

The unique composition and spatial arrangement of RNA-binding proteins (RBPs) on a transcript guide the diverse aspects of post-transcriptional ...

A Protocol for Computer-Based Protein Structure and Function Prediction

En protokol for Computer-Based proteiners struktur og funktion Prediction

Genome sequencing projects have ciphered millions of protein sequence, which require knowledge of their structure and function to improve the ...

The MultiBac Protein Complex Production Platform at the EMBL

Den MultiBac Protein Complex Production Platform på EMBL

Proteomics  research revealed the impressive complexity of eukaryotic proteomes in  unprecedented detail. It is now a commonly accepted notion that ...

Budding Yeast Protein Extraction and Purification for the Study of Function, Interactions, and Post-translational Modifications

Spirende Gær Protein ekstraktion og oprensning for Studiet af Function, Interactions og post-translationelle modifikationer

Homogenization by bead beating is a fast and efficient way to release DNA, RNA, proteins, and metabolites from budding yeast cells, which are notoriously ...

Combining Single-molecule Manipulation and Imaging for the Study of Protein-DNA Interactions

Ved at kombinere Single-molekyle manipulation og Imaging for Studiet af protein-DNA interaktioner

The paper describes the combination of optical tweezers and single molecule fluorescence detection for the study of protein-DNA interaction. The method ...

Probing High-density Functional Protein Microarrays to Detect Protein-protein Interactions

Sondering High-density funktionelt protein Microarrays at Detect protein-protein interaktioner

High-density functional protein microarrays containing ~4,200 recombinant yeast proteins are examined for kinase protein-protein interactions using an ...

Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) for the Study of RNA-Protein Interactions: The IRE/IRP Example

Electrophoretic Mobility Shift Assay EMSA for the Study of RNA-Protein Interactions: The IRE/IRP Example

Elektroforetisk mobilitet (EMSA) for Studiet af RNA-protein interaktioner: Den IRE / IRP Eksempel

RNA/protein interactions are critical for post-transcriptional regulatory pathways. Among the best-characterized cytosolic RNA-binding proteins are iron ...