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 anerkjenner varmt tidligere og nåværende medlemmer av Proteome Informatics Group som er involvert i å utvikle ressursene som brukes i denne opplæringen, spesielt Julien Mariethoz og Catherine Hayes for GlyConnect, François Bonnardel for UniLectin, Davide Alocci og Frederic Nikitin for Blekksprut, og Thibault Robin for Compozitor og siste berøring på Octopus.
Utviklingen av glyco@Expasy-prosjektet støttes av den sveitsiske føderale regjeringen gjennom det statlige sekretariatet for utdanning, forskning og innovasjon (SERI) og suppleres for tiden av Swiss National Science Foundation (SNSF: 31003A_179249). ExPASy vedlikeholdes av Swiss Institute of Bioinformatics og arrangeres på Vital-IT Competency Center. Forfatteren anerkjenner også Anne Imberty for fremragende samarbeid på UniLectin-plattformen i fellesskap støttet av 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).

MERK: En enhet med en Internett-tilkobling (større skjerm foretrukket) og en oppdatert nettleser som Chrome eller Firefox er nødvendig. Å bruke Safari eller Edge er kanskje ikke like pålitelig.
1. Fra et protein N-glycome i GlyConnect til en lectin av UniLectin
<ol><li>Få tilgang til ressurser fra Glyco@Expasy MERK: Prosedyren som er beskrevet her, er å få tilgang til GlyConnect, men kan brukes til å få tilgang til alle ressurser som er registrer...

<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 verktøy for å avdekke uventede korrelasjoner GlyConnect Octopus ble opprinnelig designet for å spørre databasen med en løs definisjon av glykaner. Faktisk rapporterer litteraturen ofte de viktigste egenskapene til glykaner i en glycome som å være fucosylated eller sialylated, laget av to eller flere antenner, etc. Videre kan glykaner om N- eller O-tilknyttede er klassifisert i kjerner, som beskrevet i referansemanualen Essentials of Glycobiology1, som også ofte sitere...

Glykaner, proteiner som de er festet til (glykoproteiner) og proteiner som de binder (lectins eller karbohydratbindende proteiner) er de viktigste molekylære aktørene på celleoverflaten1. Til tross for denne sentrale rollen i cellecellekommunikasjon, er det fortsatt lite studier i stor skala, inkludert glykom, glykoproteomikk eller glykan-interaktivitetsdata sammenlignet med motparten i genomikk og proteomikk.
Inntil nylig hadde metoder for å karakterisere forgreningsstrukturene til komplekse karbohydrater mens de fortsatt ble konjugert til bærerproteinet ikke blitt utviklet. Biosyntesen av glykoproteiner er en ikke-maldrevet prosess der monosakkariddonorene, de aksepterende glykoproteinunderlagene og glykosyltransferaser og glykosidaser spiller en interaktiv rolle. De resulterende glykoproteinene kan bære komplekse strukturer med flere forgreningspunkter der hver monosakkaridkomponent kan være en av flere typer som er tilstede i naturen1. Den ikke-maldrevne prosessen pålegger biokjemisk analyse som det eneste alternativet for å generere oligosakkaridstrukturelle data. Den analytiske prosessen med glykanstrukturer knyttet til et innfødt protein er ofte utfordrende, da det krever sensitiv, kvantitativ og robust teknologi for å bestemme monosakkaridsammensetning, koblinger og forgreningssekvenser2.
I denne sammenhengen er massespektrometri (MS) den mest brukte teknikken i glykomikk- og glykoproteomikkeksperimenter. Etter hvert som tiden går, utføres disse i høyere gjennomstrømningsinnstillinger, og data akkumuleres nå i databaser. Glykanstrukturer i ulike formater3 fyller GlyTouCan4, det universelle glykandatalageret der hver struktur er knyttet til en stabil identifikator uavhengig av presisjonsnivået som glykanen er definert med (f.eks. muligens manglende koblingstype eller tvetydig sammensetning). Svært like strukturer samles inn, men deres mindre forskjeller rapporteres tydelig. Glykoproteiner er beskrevet og kuratert i GlyConnect5 og GlyGen6, to databaser kryssrefererer hverandre. MS-data som støtter strukturelle bevis, lagres i økende grad i GlycoPOST7. For en bredere dekning av nettressurser er kapittel 52 i referansehåndboken, Essentials of Glycobiology, dedikert til glykoinformatikk8. Interessant nok har glykopeptididentifikasjonsprogramvare spredt seg de siste årene9,10, men ikke til fordel for reproduserbarhet. Sistnevnte bekymring fikk lederne for HUPO GlycoProteomics Initiative (HGI) til å sette en programvareutfordring i 2019. MS-dataene hentet fra behandling av komplekse blandinger av N- og O-glykosylerte humane serumproteiner i CID-, ETD- og EThcD-fragmenteringsmodus, ble gjort tilgjengelig for konkurrenter enten det var programvarebrukere eller utviklere. Den fullstendige rapporten om resultatene av denne utfordringen11 er bare skissert her. Til å begynne med ble det observert en spredning av identifikasjoner. Det ble hovedsakelig tolket som forårsaket av mangfoldet av metoder implementert i søkemotorer, av deres innstillinger, og hvordan utganger ble filtrert, og peptid "telt". Den eksperimentelle designen kan også ha satt litt programvare og tilnærminger til en (dis)fordel. Det er viktig at deltakere som bruker samme programvare rapporterte inkonsekvente resultater, og fremhevet dermed alvorlige reproduserbarhetsproblemer. Det ble konkludert med å sammenligne forskjellige innleveringer som noen programvareløsninger presterer bedre enn andre, og noen søkestrategier gir bedre resultater. Denne tilbakemeldingen vil sannsynligvis lede forbedringen av automatiserte glykopeptiddataanalysemetoder og vil igjen påvirke databaseinnholdet.
Utvidelsen av glykoinformatikk førte til at det ble opprettet nettportaler som gir informasjon og tilgang til flere lignende eller komplementerende ressurser. Den nyeste og oppdaterte er beskrevet i et kapittel i Den omfattende Glykoscience-bokserien12, og gjennom samarbeid tilbys en løsning på datadeling og informasjonsutveksling i åpen tilgangsmodus. En slik portal ble utviklet som opprinnelig ble kalt Glycomics@ExPASy 13 og omdøpt Glyco@Expasy, etter den store overhalingen av Expasy-plattformen14 som har vært vert for en stor samling verktøy og databaser som brukes på tvers av flere -omics i flere tiår, det mest populære elementet er UniProt15-den universelle proteinkunnskapsbasen. Glyco@Expasy tilbyr en didaktisk oppdagelse av formålet med og bruken av databaser og verktøy, basert på en visuell kategorisering og en visning av deres gjensidige avhengigheter. Følgende protokoll illustrerer prosedyrer for å utforske glykomikk- og glykoproteomikkdata med et utvalg ressurser fra denne portalen som gjør forbindelsen mellom glykoproteomikk og glykan-interaktivitet eksplisitt via glycomics. Som det er, produserer glycomics eksperimenter strukturer der monosakkarider er fullt definert og koblinger delvis eller helt bestemt, men deres proteinstedsfeste er dårlig, om i det hele tatt, karakterisert. I motsetning genererer glykoproteomics eksperimenter nøyaktig festeinformasjon for nettstedet, men med en dårlig oppløsning av glykanstrukturer, ofte begrenset til monosakkaridsammensetninger. Denne informasjonen er delt inn i GlyConnect-databasen. Videre kan søkeverktøy i GlyConnect brukes til å oppdage potensielle glykanliginer som er beskrevet sammen med proteinene som gjenkjenner dem i UniLectin16, knyttet til GlyConnect via glykaner. Protokollen som presenteres her er delt inn i to seksjoner for å dekke spørsmål som er spesifikke for N-koblede og O-koblede glykaner og glykoproteiner.

<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 initiativet ble lansert som en samling av gjensidig avhengige databaser og verktøy som spenner over flere aspekter av kunnskap innen glykobiologi. Spesielt tar den sikte på å markere interaksjoner mellom glykoproteiner (som celleoverflatereseptorer) og karbohydratbindende proteiner mediert av glykaner. Her introduseres store ressurser av samlingen gjennom to illustrerende eksempler sentrert på N-glycome av human Prostata Specific Antigen (PSA) og O-glycome av humane serumproteiner. Gjennom ulike databasespørringer og ved hjelp av visualiseringsverktøy viser denne artikkelen hvordan du utforsker og sammenligner innhold i et kontinuum for å samle og korrelere ellers spredte informasjonsdeler. Innsamlede data er bestemt til å mate mer forseggjorte scenarier av glykanfunksjon. Glykoinformatikk introdusert her foreslås derfor som et middel til enten å styrke, forme eller motbevise antagelser om spesifisiteten til et protein glykom i en gitt sammenheng.

Den første delen av protokollen (avsnitt 1) viste hvordan man undersøker spesifisiteten eller fellesiteten til N-glykaner festet på Asn-69 av det humane Prostata-spesifikke antigenet (PSA) ved hjelp av GlyConnect-plattformen. Vevsavhengige (urin- og sædvæske), samt isoformavhengige (normale og høye pI) variasjoner i glykanuttrykk, ble vektlagt ved hjelp av to visualiseringsverktøy (figur 4 og figur 5).
For det ...

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 protokollen illustrerer hvordan man utforsker, sammenligner og tolker humant protein glykom med online ressurser.

Bioinformatikk ressurser for studiet av Glycan-mediert protein interaksjoner

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

Bioformatikk handler om å bruke datamaskiner til å løse spørsmål i biologi. Glykoinformatikk handler om å bruke datamaskiner til å løse spørsmål i glykobiologi. Med glykoinformatikk utvikler vi databaser som lagrer glykom- eller glykoproteomikkdata som kan blas gjennom eller søkes i, og vi utvikler også verktøy for å visualisere og sammenligne disse dataene.Glykanernes rolle blir i økende grad anerkjent som viktig i helse og sykdom, og glykoinformatikk prøver også å bringe det videre. Catherine Hayes er utdannet innen glykobiologi og jobber som dataforsker. Julien Mariethoz er utdannet innen informatikk og koordinerer utviklingen av databaser og verktøy.Gå til nettstedet glycoproteome.expasy. org/glycomics-expasy og i menyen lengst til venstre, sjekk glykoproteiner-boksen. Boblediagrammet til høyre zoomer inn i boblen som samsvarer med den kategorien, og klikker deretter på GlyConnect-boblen for å åpne GlyConnect-hjemmesiden i en ny fane.Velg proteinknappen, og skriv inn prostata i søkevinduet på proteinvisningssiden. Klikk på 790 tilsvarende den vanlige isoformen av prostata-spesifikt antigen eller PSA. Deretter klikker du på kildeknappen i grønt på den øverste flerfargede linjen for å vise eksempeltypene som de publiserte dataene ble behandlet fra.Klikk på sykdomsknappen for å sjekke det helserelaterte innholdet i databasen. Klikk deretter på strukturknappen for å se hele listen over 135 strukturer knyttet til PSA fra glycomics-data. Klikk på komposisjonsknappen for de tilknyttede 78 komposisjonene bestemt av glykoproteomics eksperimenter.Klikk på en hvilken som helst struktur eller sammensetning for å få flere detaljer. For å redusere tvetydigheten av komposisjoner, klikk på foreslått struktur under en valgt sammensetning. Et forslag gjøres hver gang monosakkaridtallet sammenfaller med en oppført struktur.Hvis du vil utforske proteinsiden fullstendig, kan du se flere detaljer på høyre side av siden. Gå til Octopus-hjemmesiden for å bekrefte tilstedeværelsen av vanlige strukturelle egenskaper i mangfoldet av glykaner knyttet til PSA, hold N-Linked-fanen valgt som standard, flytt til kjerneunderfanen og klikk på hybridikonet. Flytt deretter til egenskapsunderfanen, velg det sialylerte ikonet og klikk på den grønne søkeknappen.I den viste grafen over relasjoner, hold markøren over H6N4F1S1 for å markere koblinger til syv proteiner i tre strukturer. I motsetning til dette ved å sveve over H6N4F2S1 som skiller ut de to isoformene til PSA. Hold markøren over struktur-ID-en for å vise SNFG-representasjonen og klikk på den for å åpne den tilsvarende siden.Endre senternodene til vev, og plasser deretter markøren på urin eller sædvæske midt i grafen for å se forskjellige assosiasjoner. Endre senternodene til sykdom for å vise 13 alternativer, hvorav den ene er prostatakreft. Det eneste proteinet som er forbundet er PSA.Deretter klikker du på fjern-knappen for å oppdatere søket. Flytt til egenskapene subtab og klikk på bi-antenner ikonet. Flytt deretter til den determinanter subtab, velg 3-sialyl-LN type to ikonet og klikk på den grønne søkeknappen.Kontroller octopus-hentet assosiasjoner med bi-antenner glykaner som inneholder en terminal 3-sialyl-LN type to motiv. Endre senternodene til vev for enklere lesing og sveve over KLK3_human for å koble sædvæske direkte med PSA vanlig isoform og syv strukturer. Gå tilbake til proteinsiden, i dette tilfellet PSA, for å utføre skanningen av potensielle relasjoner mellom hver sammensetning i en liste derav.På høyre side av PSA-oppføringssiden klikker du på Compozitor-lenken. Kontroller at Compozitor-søkefeltene er forhåndsutfylt med detaljene for ID 790-oppføringen i proteinfanen. Klikk legg til i utvalgsknappen for å hente data fra databasen.Fjern merket for alternativet inkluder virtuelle noder, og klikk deretter på beregningsgrafknappen for å vise et diagram som viser et godt tilkoblet sett med 78 komposisjoner som representerer PSA N-glycome og en stolpeplott som viser hovedegenskapene til glykanene. Forbli i hovedproteinfanen og velg prostata-spesifikk antigen høy Pi isoform i proteinfeltet. Klikk knappen Legg til i utvalg for å hente data fra databasen som utgjør 57 komposisjoner.Klikk på beregningsgrafknappen for å generere de overliggende grafene til begge isoformene og vurdere forskjellene i glykom av de to PSA-isoformene. Gå til nettstedet www.unilectin. eu og klikk på UniLectin3D-knappen.Klikk på glykan søkeknappen, og klikk deretter på den lilla diamanten som representerer en sialsyre som ber om visning av alle glykanbindende motiver som slutter med en sialsyre lagret i databasen. Klikk på 3-sialyl-LN type to motiv for å be om visning av alle lectins som en 3D-struktur som bekrefter samspillet med 3-sialyl-LN type to er kjent. Alternativet Søk etter felt .I artsfeltet skriver du inn Homo sapiens. Klikk på utforsk røntgenstrukturer-knappen for å filtrere ut den opprinnelige listen. Bare en oppføring gjenstår, det er den menneskelige galectin-8.Klikk på visningsknappen for 3D-struktur og informasjon for å vise detaljert informasjon om menneskelig galectin-8 som samhandler med 3-sialyl-LN type to. Få tilgang til den strukturelle informasjonen om menneskelig galectin-8 som vises på siden med to forskjellige seere. Hold musen for å snu molekylet rundt og bringe liganden i forgrunnen med LiteMol-programvaren.Hold musepekeren over de oppførte samhandlingene til venstre for å oppdatere visningen til høyre og finne ut hvor den aktuelle interaksjonen fungerer i strukturen med PLIP-programvaren. Bla gjennom HGI-datasettet fra GlyConnect-hjemmesiden ved å gå direkte til artikkelen det refereres til på denne siden. Klikk på Compozitor-koblingen til høyre på referanseoppføringssiden for å vurdere konsekvensen i datasettet.Søkefeltet fylles allerede ut med referansen er lik DOI-nummeret i den avanserte kategorien for verktøyet. Skriv inn glycan_type=O-koblet etter DOI-nummeret for å begrense søket til O-koblede glykaner. Klikk deretter legg til i utvalgsknappen for å hente dataene fra databasen.La alternativet inkluder virtuelle noder være valgt, og klikk på beregningsgrafknappen for å vise grafen over tilkoblede komposisjoner. Gå til proteinfanen til GlyConnect Compozitor og velg inter-alfa trypsinhemmer tungt kjede H4 fra proteinlisten. Kontroller at artsvalget er Homo sapiens som standard. Fjern merket for N-Koblet i glykantypen.Velg bare THR 725 i områdelisten, og klikk på legg til i valg-knappen. Klikk deretter på beregningsgrafknappen for å vise grafen over tilkoblede komposisjoner. For å forstå de virtuelle nodene, klikk på eksportknappen under grafen.Bare velg virtuelt og klikk på utklippstavleikonet for å kopiere utvalget av åtte komposisjoner. Lim inn det merkede området i spørringsvinduet i Compozitors egendefinerte fane. Angi merkeetiketten i komposisjonsfeltet, velg O-koblet i glykantypefeltet og klikk på legg til i utvalgsknappen.Til slutt klikker du på beregningsgrafknappen. De vevsavhengige assosiasjonene mellom proteiner og glykaner er vist i denne utgangen av GlyConnect Octopus. Alle menneskelige proteiner som bærer hybride og sialylerte glykanstrukturer med vevene de uttrykkes i, vises i denne produksjonen.Assosiasjonene til urin er fremhevet som viser to proteiner, choriogonadotropin eller GLHA human og PSA vanlig isoform eller KLK3 human, koblet til de spredte glykanstrukturene. På samme måte fremheves assosiasjonene med sædvæske som viser to proteinisoformer av PSA koblet til de grupperte glykanstrukturene. De overliggende N-glycomes av de to isoformene til PSA er vist i utgangen av GlyConnect Compozitor.Blå noder representerer glykanene som er knyttet til den vanlige isoformen, og de av den høye Pi-isoformen er representert som røde noder. Overlappingen mellom glycomes vises som magenta noder. Tall i nodene representerer antall glykanstrukturer som samsvarer med den merkede sammensetningen i henhold til innholdet i GlyConnect-databasen angående PSA.PSA glycome som vises i GlyConnect ble vist å korrelere med galectin-8 som vises i UniLectin3D via 3-sialyl-LN type to terminal epitop. Dette gir et sannsynlig, men ikke garantert scenario for proteinproteininteraksjoner mediert av glykaner. Et sett av høy kvalitet av O-glykan komposisjoner assosiert med menneskelig serum ble undersøkt og sammenlignet med GlyConnect-databaseinnholdet, og tilbyr dermed muligheten til å tilpasse en glykan komposisjonsfil for raffinert identifikasjon av glykopeptider.Det kan stole på det minimale settet med 20 komposisjoner tilgjengelig fra ett datasett eller forbedres med 23 til 26 elementer rasjonelt samlet inn i GlyConnect for å styrke konsistensen til settet. Fra denne protokollen er det viktig å huske at en glycome ikke kan begrenses til en liste over elementer. Og nettopp det med glykoinformatikkverktøy, kan du vise avhengighetene mellom disse elementene som til slutt vil forklare deres funksjon.

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 protokoll for Computer-Based Protein struktur og funksjon 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 produksjonsplattform 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 Gjær Protein Extraction og rensing for studier av funksjon, interaksjoner, og posttranslasjonelle modifikasjoner

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

Kombinere Single-molekyl Manipulasjon og bildebehandling for studier av protein-DNA interaksjoner

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 Høy tetthet funksjonelt protein Mikromatriser å oppdage Protein-protein interaksjoner

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

Elektrofore Mobility Shift Assay (EMSA) for studier av RNA-Protein Interaksjoner: The IRE / IRP Eksempel

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