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

De auteur erkent van harte vroegere en huidige leden van de Proteome Informatics Group die betrokken zijn bij het ontwikkelen van de middelen die in deze tutorial worden gebruikt, met name Julien Mariethoz en Catherine Hayes voor GlyConnect, François Bonnardel voor UniLectin, Davide Alocci en Frederic Nikitin voor de Octopus, en Thibault Robin voor Compozitor en de laatste hand aan Octopus.
De ontwikkeling van het glyco@Expasy project wordt ondersteund door de Zwitserse federale overheid via het staatssecretariaat voor onderwijs, onderzoek en innovatie (SERI) en wordt momenteel aangevuld door de Zwitserse National Science Foundation (SNSF: 31003A_179249). ExPASy wordt onderhouden door het Zwitserse Instituut voor Bioinformatica en gehost in het Vital-IT Competency Center. De auteur erkent ook Anne Imberty voor de uitstekende samenwerking op het UniLectin-platform, gezamenlijk ondersteund door 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).

OPMERKING: Een apparaat met een internetverbinding (bij voorkeur een groter scherm) en een up-to-date webbrowser zoals Chrome of Firefox is vereist. Het gebruik van Safari of Edge is mogelijk niet zo betrouwbaar.
1. Van een eiwit N-glycoom in GlyConnect naar een lectine van UniLectin
<ol><li>Toegang tot bronnen vanuit Glyco@Expasy OPMERKING: De hier beschreven procedure is om toegang te krijgen tot GlyConnect, maar kan worden toegepast op toegang tot elke...

<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 als hulpmiddel voor het onthullen van onverwachte correlaties GlyConnect Octopus is oorspronkelijk ontworpen om de database te doorzoeken met een losse definitie van glycanen. Inderdaad, de literatuur vermeldt vaak de belangrijkste kenmerken van glycanen in een glycoom, zoals gefucosyleerd of gesialyleerd zijn, gemaakt zijn van twee of meer antennes, enz. Bovendien worden glycanen, of ze nu N- of O-gebonden zijn, geclassificeerd in kernen, zoals beschreven in de referentiehandleidin...

Glycanen, eiwitten waaraan ze zijn gehecht (glycoproteïnen) en eiwitten waaraan ze binden (lectines of koolhydraatbindende eiwitten) zijn de belangrijkste moleculaire actoren aan het celoppervlak1. Ondanks deze centrale rol in cel-celcommunicatie zijn grootschalige studies, waaronder glycomics, glycoproteomics of glycan-interactomics-gegevens nog steeds schaars in vergelijking met hun tegenhanger in genomics en proteomics.
Tot voor kort waren er geen methoden ontwikkeld voor het karakteriseren van de vertakkende structuren van complexe koolhydraten terwijl ze nog steeds worden geconjugeerd aan het dragereiwit. De biosynthese van glycoproteïnen is een niet-sjabloongestuurd proces waarin de monosaccharidedonoren, de accepterende glycoproteïnesubstraten en de glycosyltransferasen en glycosidasen een interactieve rol spelen. De resulterende glycoproteïnen kunnen complexe structuren dragen met meerdere vertakkingspunten waar elke monosaccharidecomponent een van de verschillende soorten kan zijn die in de natuur aanwezig zijn1. Het niet-sjabloongestuurde proces legt biochemische analyse op als de enige optie voor het genereren van oligosaccharide structurele gegevens. Het analytische proces van glycaanstructuren die aan een inheems eiwit zijn bevestigd, is vaak een uitdaging omdat het gevoelige, kwantitatieve en robuuste technologieën vereist om de samenstelling van monosacchariden, koppelingen en vertakkingssequenties2 te bepalen.
In deze context is massaspectrometrie (MS) de meest gebruikte techniek in glycomics en glycoproteomics experimenten. Naarmate de tijd verstrijkt, worden deze uitgevoerd in instellingen met een hogere doorvoer en verzamelen gegevens zich nu in databases. Glycan-structuren in verschillende formaten3, vullen GlyTouCan4, de universele glycaan-gegevensopslagplaats waar elke structuur is gekoppeld aan een stabiele identificatie, ongeacht het niveau van precisie waarmee de glycaan is gedefinieerd (bijvoorbeeld mogelijk ontbrekend koppelingstype of dubbelzinnige samenstelling). Zeer vergelijkbare structuren worden verzameld, maar hun kleine verschillen worden duidelijk gemeld. Glycoproteïnen worden beschreven en samengesteld in GlyConnect5 en GlyGen6, twee databases die naar elkaar verwijzen. MS-gegevens die structurele bewijsstukken ondersteunen, worden steeds vaker opgeslagen in GlycoPOST7. Voor een bredere dekking van online bronnen is hoofdstuk 52 van de referentiehandleiding, Essentials of Glycobiology, gewijd aan glycoinformatica8. Interessant is dat glycopeptide-identificatiesoftware zich de afgelopen jaren heeft verspreid9,10, maar niet ten behoeve van de reproduceerbaarheid. Deze laatste bezorgdheid bracht de leiders van het HUPO GlycoProteomics Initiative (HGI) ertoe om in 2019 een software-uitdaging aan te gaan. De MS-gegevens verkregen uit de verwerking van complexe mengsels van N- en O-geglycosyleerde humane serumeiwitten in CID-, ETD- en EThcD-fragmentatiemodi, werden beschikbaar gesteld aan concurrenten, of het nu softwaregebruikers of ontwikkelaars waren. Het volledige rapport over de resultaten van deze challenge11 wordt alleen hier geschetst. Om te beginnen werd een spreiding van identificaties waargenomen. Het werd voornamelijk geïnterpreteerd als veroorzaakt door de diversiteit van methoden geïmplementeerd in zoekmachines, van hun instellingen, en hoe outputs werden gefilterd, en peptide "geteld". Het experimentele ontwerp kan ook sommige software en benaderingen in een (de)voordeel hebben geplaatst. Belangrijk is dat deelnemers die dezelfde software gebruikten inconsistente resultaten rapporteerden, waardoor ernstige reproduceerbaarheidsproblemen werden benadrukt. Door verschillende inzendingen te vergelijken, werd geconcludeerd dat sommige softwareoplossingen beter presteren dan andere en dat sommige zoekstrategieën betere resultaten opleveren. Deze feedback zal waarschijnlijk de verbetering van geautomatiseerde glycopeptidegegevensanalysemethoden begeleiden en zal op zijn beurt van invloed zijn op de database-inhoud.
De uitbreiding van glycoinformatica leidde tot het creëren van webportalen die informatie en toegang bieden tot meerdere vergelijkbare of aanvullende bronnen. De meest recente en actuele worden beschreven in een hoofdstuk van de Comprehensive Glycoscience boekenreeks12 en door samenwerking wordt een oplossing voor het delen van gegevens en informatie-uitwisseling aangeboden in een open access modus. Een dergelijk portaal werd ontwikkeld dat oorspronkelijk Glycomics@ExPASy 13 heette en werd omgedoopt tot Glyco@Expasy, na de grote revisie van het Expasy-platform14 dat al tientallen jaren een grote verzameling tools en databases host die in verschillende omics worden gebruikt, het meest populaire item is UniProt15 - de universele eiwitkennisbank. Glyco@Expasy biedt een didactische ontdekking van het doel en het gebruik van databases en tools, gebaseerd op een visuele categorisatie en een weergave van hun onderlinge afhankelijkheden. Het volgende protocol illustreert procedures om glycomics en glycoproteomics-gegevens te verkennen met een selectie van bronnen uit dit portaal die de verbinding tussen glycoproteomics en glycan-interactomics expliciet maakt via glycomics. Zoals het is, produceren glycomics-experimenten structuren waarbij monosacchariden volledig zijn gedefinieerd en koppelingen gedeeltelijk of volledig worden bepaald, maar hun aanhechting van de eiwitplaats wordt slecht of helemaal niet gekarakteriseerd. Glycoproteomics-experimenten genereren daarentegen nauwkeurige informatie over de hechting van de plaats, maar met een slechte resolutie van glycaanstructuren, vaak beperkt tot monosaccharidesamenstellingen. Deze informatie is verzameld in de GlyConnect-database. Bovendien kunnen zoekhulpmiddelen in GlyConnect worden gebruikt om potentiële glycaanliganden te detecteren die worden beschreven samen met de eiwitten die ze herkennen in UniLectin16, gekoppeld aan GlyConnect via glycanen. Het protocol dat hier wordt gepresenteerd, is verdeeld in twee secties om vragen te behandelen die specifiek zijn voor N-gebonden en O-gebonden glycanen en glycoproteïnen.

<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

Het Glyco@Expasy initiatief werd gelanceerd als een verzameling van onderling afhankelijke databases en hulpmiddelen die verschillende aspecten van kennis in glycobiologie omvatten. In het bijzonder is het gericht op het benadrukken van interacties tussen glycoproteïnen (zoals celoppervlakreceptoren) en koolhydraatbindende eiwitten gemedieerd door glycanen. Hier worden belangrijke bronnen van de collectie geïntroduceerd door middel van twee illustratieve voorbeelden gericht op het N-glycoom van het menselijke prostaatspecifiek antigeen (PSA) en het O-glycoom van menselijke serumeiwitten. Door middel van verschillende databasequery's en met behulp van visualisatietools laat dit artikel zien hoe u inhoud in een continuüm kunt verkennen en vergelijken om anders verspreide stukjes informatie te verzamelen en te correleren. Verzamelde gegevens zijn bestemd om meer uitgebreide scenario's van de glycaanfunctie te voeden. Glycoinformatica die hier wordt geïntroduceerd, wordt daarom voorgesteld als een middel om aannames over de specificiteit van een eiwitglycol in een bepaalde context te versterken, vorm te geven of te weerleggen.

Het eerste deel van het protocol (sectie 1) liet zien hoe de specificiteit of de gemeenschappelijkheid van N-glycanen bevestigd op Asn-69 van het menselijke prostaatspecifiek antigeen (PSA) kan worden onderzocht met behulp van het GlyConnect-platform. Weefselafhankelijke (urine en zaadvloeistof), evenals isovormafhankelijke (normale en hoge pI) variaties in glycaanexpressie, werden benadrukt met behulp van twee visualisatietools (figuur 4 en figuur 5</st...

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

Dit protocol illustreert hoe menselijke eiwitglyomen kunnen worden verkend, vergeleken en geïnterpreteerd met online bronnen.

Bioinformatica Bronnen voor de Studie van Glycan-Gemedieerde Eiwit Interacties

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

Bioformatica gaat over het gebruik van computers om vragen in de biologie op te lossen. Glycoinformatica gaat over het gebruik van computers om vragen in de glycobiologie op te lossen. Met glycoinformatica ontwikkelen we databases die glycomics of glycoproteomics-gegevens opslaan die kunnen worden doorzocht of doorzocht, en we ontwikkelen ook hulpmiddelen om deze gegevens te visualiseren en te vergelijken.De rol van glycanen wordt steeds meer erkend als belangrijk in gezondheid en ziekte, en glycoinformatica probeert dat ook naar voren te brengen. Catherine Hayes is opgeleid in glycobiologie en werkt als data scientist. Julien Mariethoz is opgeleid in informatica en coördineert de ontwikkelingen van databases en tools.Ga naar de website glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy en vink in het meest linkse menu het vakje glycoproteïnen aan. Het bellendiagram aan de rechterkant zoomt in op de bel die overeenkomt met die categorie en klik vervolgens op de GlyConnect-bubbel om de GlyConnect-startpagina in een nieuw tabblad te openen.Selecteer de eiwitknop en typ prostaat in het zoekvenster op de pagina eiwitweergave. Klik op 790, overeenkomend met de gemeenschappelijke isovorm van prostaatspecifiek antigeen of PSA. Klik vervolgens op de bovenste veelkleurige balk op de bronknop in het groen om de voorbeeldtypen weer te geven waaruit de gepubliceerde gegevens zijn verwerkt.Klik op de ziekteknop om de gezondheidsgerelateerde inhoud van de database te bekijken. Klik vervolgens op de structuurknop om de volledige lijst met 135 structuren geassocieerd met PSA te bekijken op basis van glycomics-gegevens. Klik op de samenstellingsknop voor de bijbehorende 78 samenstellingen bepaald door glycoproteomics experimenten.Klik op een structuur of samenstelling voor meer informatie. Om de ambiguïteit van composities te verminderen, klikt u op voorgestelde struct onder een geselecteerde compositie. Een suggestie wordt gedaan telkens wanneer het aantal monosachariden samenvalt met dat van een vermelde structuur.Om de eiwitpagina volledig te verkennen, bekijkt u verdere details aan de rechterkant van de pagina. Ga naar de Octopus-startpagina om de aanwezigheid van gemeenschappelijke structurele kenmerken in de diversiteit van glycanen die aan PSA zijn gekoppeld te bevestigen, houd het tabblad N-Linked standaard geselecteerd, ga naar het subtabblad cores en klik op het hybride pictogram. Ga vervolgens naar het subtabblad eigenschappen, selecteer het gesialyleerde pictogram en klik op de groene zoekknop.Plaats in de weergegeven grafiek van relaties de muisaanwijzer op H6N4F1S1 om links naar zeven eiwitten in drie structuren te markeren. Vergelijk dit door over H6N4F2S1 te zweven dat de twee isovormen van PSA onderscheidt. Plaats de muisaanwijzer op de structuur-ID om de SNFG-weergave weer te geven en klik erop om de bijbehorende pagina te openen.Verander de middelste knooppunten in weefsels en plaats de cursor vervolgens op urine of zaadvloeistof in het midden van de grafiek om verschillende associaties te bekijken. Verander de middelste knooppunten in ziekte om 13 opties weer te geven, waaronder prostaatkanker. Het enige eiwit geassocieerd is PSA.Klik vervolgens op de knop Wissen om de zoekopdracht te vernieuwen. Ga naar het subtabblad eigenschappen en klik op het pictogram bi-antennes. Ga vervolgens naar het subtabblad determinanten, selecteer het pictogram 3-sialyl-LN type twee en klik op de groene zoekknop.Controleer de Octopus-opgehaalde associaties met bi-antenne glycanen met een terminal 3-sialyl-LN type twee motief. Verander de middelste knooppunten in weefsels voor gemakkelijker lezen en beweeg over KLK3_human om zaadvloeistof rechtstreeks te verbinden met PSA gemeenschappelijke isovorm en zeven structuren. Ga terug naar de eiwitpagina, in dit geval PSA, om de scan van mogelijke relaties tussen elke samenstelling in een lijst daarvan uit te voeren.Klik aan de rechterkant van de PSA-invoerpagina op de link Compozitor. Zorg ervoor dat de zoekvelden van Compozitor vooraf zijn ingevuld met de details van de ID 790-vermelding op het tabblad eiwit. Klik op de knop Toevoegen aan selectie om gegevens uit de database op te halen.Schakel de optie virtuele knooppunten opnemen uit en klik vervolgens op de knop Rekengrafiek om een grafiek weer te geven met een goed verbonden set van 78 composities die het PSA N-glycoom vertegenwoordigen en een staafdiagram met de belangrijkste kenmerken van de glycanen. Blijf in het hoofdeiwittabblad en selecteer prostaatspecifiek antigeen met een hoog Pi-isovormgehalte in het eiwitveld. Klik op de knop Toevoegen aan selectie om gegevens op te halen uit de database die 57 composities bedragen.Klik op de knop Rekengrafiek om de boven elkaar geplaatste grafieken van beide isovormen te genereren en de verschillen in glycomen van de twee PSA-isovormen te beoordelen. Ga naar de website www.unilectin. eu en klik op de UniLectin3D knop.Klik op de glycan-zoekknop en klik vervolgens op de paarse diamant die een siaalzuur vertegenwoordigt, wat de weergave van alle glycaanbindende motieven oproept die eindigen met een siaalzuur dat in de database is opgeslagen. Klik op het 3-sialyl-LN type twee motief om de weergave van alle lectines te vragen waarvoor een 3D-structuur bekend is die de interactie met 3-sialyl-LN type twee bevestigt. De optie Zoeken op veld.In het soortveld, type Homo sapiens. Klik op de knop X-ray structuren verkennen om de originele lijst eruit te filteren. Er is nog maar één lemma over, dat is het menselijke galectine-8.Klik op de 3D-structuur- en informatieknop om gedetailleerde informatie weer te geven over menselijke galectine-8 interactie met 3-sialyl-LN type twee. Toegang tot de structurele informatie over menselijk galectine-8 die op de pagina wordt weergegeven met twee verschillende kijkers. Houd de muis vast om het molecuul om te draaien en breng het ligand naar voren met de LiteMol-software.Plaats de muisaanwijzer op de vermelde interacties aan de linkerkant om de weergave aan de rechterkant bij te werken en te zoeken waar die specifieke interactie in de structuur met de PLIP-software werkt. Blader door de HGI-dataset vanaf de GlyConnect-startpagina door rechtstreeks naar het artikel waarnaar wordt verwezen op deze pagina te gaan. Klik op de Link Compozitor aan de rechterkant van de pagina met referentie-invoer om de consistentie van de dataset te beoordelen.Het zoekveld wordt al gevuld met verwijzingen die gelijk zijn aan het DOI-nummer op het geavanceerde tabblad van de tool. Typ glycan_type=O-linked achter het DOI-nummer om de zoekopdracht te beperken tot O-linked glycans. Klik vervolgens op de knop Toevoegen aan selectie om de gegevens uit de database op te halen.Houd de optie virtuele knooppunten opnemen geselecteerd en klik op de knop Rekengrafiek om de grafiek van verbonden composities weer te geven. Ga naar het eiwittabblad van GlyConnect Compozitor en selecteer uit de eiwitlijst inter-alfa-trypsineremmer zware keten H4. Zorg ervoor dat de soortselectie standaard Homo sapiens is. Schakel N-Linked in het glycantype uit.Selecteer alleen THR 725 in de sitelijst en klik op de knop Toevoegen aan selectie. Klik vervolgens op de knop Rekengrafiek om de grafiek van verbonden composities weer te geven. Om de virtuele knooppunten te begrijpen, klikt u op de exportknop onder de grafiek.Selecteer alleen virtueel en klik op het klembordpictogram om de selectie van acht composities te kopiëren. Plak de selectie in het queryvenster van het aangepaste tabblad van Compozitor. Stel het selectielabel in het compositieveld in, selecteer O-Linked in het veld glycantype en klik op de knop Toevoegen aan selectie.Klik ten slotte op de knop Rekengrafiek. De weefselafhankelijke associaties tussen eiwitten en glycanen worden getoond in deze output van GlyConnect Octopus. Alle menselijke eiwitten die hybride en gesialyleerde glycaanstructuren dragen met de weefsels waarin ze tot expressie worden gebracht, worden in deze output weergegeven.De associaties met urine worden benadrukt met twee eiwitten, choriogonadotrofine of GLHA humaan en PSA common isoform of KLK3 human, verbonden met de verspreide glycaanstructuren. Evenzo worden de associaties met zaadvloeistof benadrukt met twee eiwitisovormen van PSA die verbonden zijn met de gegroepeerde glycaanstructuren. De gesuperponeerde N-glycomen van de twee isovormen van PSA worden weergegeven in de uitvoer van GlyConnect Compozitor.Blauwe knooppunten vertegenwoordigen de glycanen geassocieerd met de gemeenschappelijke isovorm en die van de hoge Pi-isovorm worden weergegeven als rode knooppunten. De overlap tussen glycomen wordt weergegeven als magenta-knooppunten. Getallen in de knooppunten vertegenwoordigen het aantal glycaanstructuren dat overeenkomt met de gelabelde samenstelling volgens de inhoud van de GlyConnect-database met betrekking tot PSA.Het PSA-glycoom dat in GlyConnect werd weergegeven, bleek te correleren met galectine-8 weergegeven in UniLectin3D via het 3-sialyl-LN type twee terminale epitoop. Dit biedt een waarschijnlijk maar niet gegarandeerd scenario voor eiwit-eiwitinteracties gemedieerd door glycanen. Een hoogwaardige set O-glycaansamenstellingen geassocieerd met menselijk serum werd onderzocht en vergeleken met de GlyConnect-database-inhoud, waardoor de mogelijkheid werd geboden om een glycaansamenstellingsbestand aan te passen voor de verfijnde identificatie van de glycopeptiden.Het kan vertrouwen op de minimale set van 20 composities die beschikbaar zijn uit één dataset of worden uitgebreid met 23 tot 26 items die rationeel zijn verzameld in GlyConnect om de consistentie van de set te versterken. Van dit protocol is het belangrijk om te onthouden dat een glycoom niet kan worden beperkt tot een lijst met items. En dat je juist met glycoinformatica-tools de afhankelijkheden tussen deze items kunt laten zien die uiteindelijk hun functie zullen verklaren.

Research

JoVE Journal

Biology

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

Het testen van visuele gevoeligheid voor de snelheid en richting van de beweging 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

Door de computer gegenereerde 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

Imaging eiwit-eiwit interacties In vivo</em

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

iClip - Transcriptome-breed in kaart brengen van eiwit-RNA Interacties met Individual Nucleotide resolutie

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

Een protocol voor Computer-Based Protein Structure en functie Voorspelling

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

De MultiBac Protein Complex Production Platform in het 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

Ontluikende Gist Protein extractie en zuivering voor de Studie van de functie, interacties, en post-translationele modificaties

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

De combinatie van Single-molecule Manipulatie en Imaging voor de Studie van eiwit-DNA interacties

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

Probing hoge dichtheid functioneel eiwit Microarrays om eiwit-eiwit interacties Detect

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

Elektroforetische mobiliteit Shift Assay (EMSA) voor de studie van RNA-eiwit interacties: Het IRE / IRP Voorbeeld

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