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

Författaren erkänner varmt tidigare och nuvarande medlemmar i Proteome Informatics Group som är involverade i att utveckla de resurser som används i denna handledning, särskilt Julien Mariethoz och Catherine Hayes för GlyConnect, François Bonnardel för UniLectin, Davide Alocci och Frederic Nikitin för bläckfisken och Thibault Robin för Compozitor och sista handen på bläckfisken.
Utvecklingen av glyco@Expasy-projektet stöds av den schweiziska federala regeringen genom statssekretariatet för utbildning, forskning och innovation (SERI) och kompletteras för närvarande av Swiss National Science Foundation (SNSF: 31003A_179249). ExPASy underhålls av Swiss Institute of Bioinformatics och är värd på Vital-IT Competency Center. Författaren erkänner också Anne Imberty för enastående samarbete på UniLectin-plattformen som gemensamt stöds 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).

OBS: En enhet med en internetanslutning (större skärm föredras) och en uppdaterad webbläsare som Chrome eller Firefox krävs. Att använda Safari eller Edge kanske inte är lika tillförlitligt.
1. Från ett protein N-glykom i GlyConnect till ett lektin av UniLectin
<ol><li>Åtkomst till resurser från Glyco@Expasy OBS: Proceduren som beskrivs här är att komma åt GlyConnect men kan tillämpas på åtkomst till alla resurser som registrerats på pla...

<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 ett verktyg för att avslöja oväntade korrelationer GlyConnect Octopus var ursprungligen utformad för att fråga databasen med en lös definition av glykaner. Faktum är att litteraturen ofta rapporterar de viktigaste egenskaperna hos glykaner i ett glykom, såsom att fukosyleras eller sialyleras, vara gjorda av två eller flera antenner etc. Dessutom klassificeras glykaner oavsett om de är N- eller O-länkade i kärnor, som beskrivs i referenshandboken Essentials of <sup cl...

Glykaner, proteiner till vilka de är fästa (glykoproteiner) och proteiner som de binder till (lektiner eller kolhydratbindande proteiner) är de viktigaste molekylära aktörerna vid cellytan1. Trots denna centrala roll i cell-cellkommunikation är storskaliga studier, inklusive glykomik, glykopreteomik eller glykan-interkomemitiska data fortfarande knappa jämfört med deras motsvarighet inom genomik och proteomik.
Fram till nyligen hade metoder för att karakterisera förgreningsstrukturerna hos komplexa kolhydrater medan de fortfarande konjugerades till bärarproteinet inte utvecklats. Biosyntesen av glykoproteiner är en icke-malldriven process där monosackariddonatorerna, de accepterande glykoproteinsubstraten och glykosyltransferaserna och glykosidaserna spelar en interaktiv roll. De resulterande glykoproteinerna kan bära komplexa strukturer med flera förgreningspunkter där varje monosackaridkomponent kan vara en av de flera typer som finns i naturen1. Den icke-malldrivna processen inför biokemisk analys som det enda alternativet för att generera oligosackaridstrukturdata. Analysprocessen för glykanstrukturer som är fästa vid ett inhemskt protein är ofta utmanande eftersom det kräver känslig, kvantitativ och robust teknik för att bestämma monosackaridkomposition, kopplingar och förgreningssekvenser2.
I detta sammanhang är masspektrometri (MS) den mest använda tekniken i glykomik- och glykopretogenomikexperiment. Med tiden utförs dessa i högre dataflödesinställningar och data ackumuleras nu i databaser. Glykanstrukturer i olika format3, fyll i GlyTouCan4, det universella glykandatalagret där varje struktur är associerad med en stabil identifierare oavsett vilken precisionsnivå glykanen definieras med (t.ex. eventuellt saknad länktyp eller tvetydig sammansättning). Mycket liknande strukturer samlas in men deras mindre skillnader rapporteras tydligt. Glykoproteiner beskrivs och kurateras i GlyConnect5 och GlyGen6, två databaser som korsrefererar varandra. MS-data som stöder strukturella bevis lagras alltmer i GlycoPOST7. För en bredare täckning av online-resurser är kapitel 52 i referenshandboken, Essentials of Glycobiology, tillägnad glycoinformatik8. Intressant nog har glykopeptididentifieringsprogramvara spridit sig de senaste åren9,10 men inte till förmån för reproducerbarhet. Den senare oron fick ledarna för HUPO GlycoProteomics Initiative (HGI) att ställa in en mjukvaruutmaning 2019. De MS-data som erhållits genom bearbetning av komplexa blandningar av N- och O-glykosylerade humana serumproteiner i fragmenteringslägena CID, ETD och EThcD, gjordes tillgängliga för konkurrenter, oavsett om det var programvaruanvändare eller utvecklare. Den fullständiga rapporten om resultaten av denna utmaning11 beskrivs bara här. Till att börja med observerades en spridning av identifikationer. Det tolkades främst som orsakat av mångfalden av metoder som implementerades i sökmotorer, av deras inställningar och hur utgångar filtrerades och peptid "räknades". Den experimentella designen kan också ha satt viss programvara och tillvägagångssätt på en (o)fördel. Viktigt är att deltagare som använder samma programvara rapporterade inkonsekventa resultat och därmed belyste allvarliga reproducerbarhetsproblem. Det drogs slutsatsen genom att jämföra olika inlägg att vissa mjukvarulösningar fungerar bättre än andra och vissa sökstrategier ger bättre resultat. Denna återkoppling kommer sannolikt att vägleda förbättringen av automatiserade glykopeptiddataanalysmetoder och kommer i sin tur att påverka databasinnehållet.
Expansionen av glycoinformatik ledde till att skapa webbportaler som ger information och tillgång till flera liknande eller kompletterande resurser. De senaste och senaste beskrivs i ett kapitel i bokserien Omfattande glykovetenskap12 och genom samarbete erbjuds en lösning för datadelning och informationsutbyte i ett open access-läge. En sådan portal utvecklades som ursprungligen kallades Glycomics@ExPASy 13 och döptes om Glyco@Expasy, efter den stora översynen av Expasy-plattformen14 som har varit värd för en stor samling verktyg och databaser som används över flera -omics i årtionden, det mest populära objektet är UniProt15-den universella proteinkunskapsbasen. Glyco@Expasy erbjuder en didaktisk upptäckt av syftet med och användningen av databaser och verktyg, baserat på en visuell kategorisering och en visning av deras ömsesidiga beroenden. Följande protokoll illustrerar procedurer för att utforska glykomik- och glykoproteomikdata med ett urval av resurser från denna portal som gör sambandet mellan glykopreteomik och glykan-interkomik explicit via glykomik. Som det är, producerar glykomikexperiment strukturer där monosackarider är fullständigt definierade och kopplingar delvis eller helt bestämda, men deras proteinplatsbindning är dåligt, om alls, karakteriserad. Däremot genererar glykopreogenomikexperiment exakt information om platsbindning men med en dålig upplösning av glykanstrukturer, ofta begränsade till monosackaridkompositioner. Denna information är sammansatt i GlyConnect-databasen. Dessutom kan sökverktyg i GlyConnect användas för att detektera potentiella glykanligander som beskrivs tillsammans med proteinerna som känner igen dem i UniLectin16, kopplade till GlyConnect via glykaner. Protokollet som presenteras här är uppdelat i två avsnitt för att täcka frågor som är specifika för N-länkade och O-länkade glykaner och 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

Initiativet Glyco@Expasy lanserades som en samling databaser och verktyg som är beroende av varandra och som spänner över flera aspekter av kunskap inom glykobiologi. I synnerhet syftar det till att belysa interaktioner mellan glykoproteiner (såsom cellytereceptorer) och kolhydratbindande proteiner medierade av glykaner. Här introduceras stora resurser i samlingen genom två illustrativa exempel centrerade på N-glykomet av det humana prostataspecifika antigenet (PSA) och O-glykomet av humana serumproteiner. Genom olika databasfrågor och med hjälp av visualiseringsverktyg visar den här artikeln hur du utforskar och jämför innehåll i ett kontinuum för att samla in och korrelera annars spridda bitar av information. Insamlade data är avsedda att mata mer detaljerade scenarier av glykanfunktion. Glycoinformatik som introduceras här föreslås därför som ett sätt att antingen stärka, forma eller motbevisa antaganden om specificiteten hos ett proteinglykom i ett givet sammanhang.

Den första delen av protokollet (avsnitt 1) visade hur man undersöker specificiteten eller gemensamheten hos N-glykaner fästa på Asn-69 av det humana prostataspecifika antigenet (PSA) med hjälp av GlyConnect-plattformen. Vävnadsberoende (urin och sädesvätska), liksom isoformberoende (normala och höga pI) variationer i glykanuttryck, betonades med hjälp av två visualiseringsverktyg (figur 4 och figur 5).
Fö...

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

Detta protokoll illustrerar hur man utforskar, jämför och tolkar mänskliga proteinglykom med online-resurser.

Bioinformatikresurser för studier av glykanmedierade proteininteraktioner

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

Bioformatik handlar om att använda datorer för att lösa frågor inom biologin. Glycoinformatik handlar om att använda datorer för att lösa frågor inom glykobiologi. Med glycoinformatik utvecklar vi databaser som lagrar glykomik- eller glykopreteomikdata som kan bläddras eller sökas, och vi utvecklar också verktyg för att visualisera och jämföra dessa data.Glykanernas roll erkänns alltmer som viktig för hälsa och sjukdom, och glycoinformatik försöker också föra fram det. Catherine Hayes är utbildad i glykobiologi och arbetar som datavetare. Julien Mariethoz är utbildad i datavetenskap och koordinerar utvecklingen av databaser och verktyg.Gå till webbplatsen glycoproteome.expasy. org / glykomik-expasy och i menyn längst till vänster, kontrollera glykoproteinrutan. Bubbeldiagrammet till höger zoomar in i bubblan som matchar den kategorin och klickar sedan på GlyConnect-bubblan för att öppna GlyConnect-hemsidan i en ny flik.Välj proteinknappen och skriv prostata i sökfönstret på proteinvysidan. Klicka på 790 som motsvarar den vanliga isoformen av prostataspecifikt antigen eller PSA. Klicka sedan på källknappen i grönt i det övre mångfärgade fältet för att visa de provtyper från vilka de publicerade uppgifterna bearbetades.Klicka på sjukdomsknappen för att kontrollera det hälsorelaterade innehållet i databasen. Klicka sedan på strukturknappen för att se hela listan över 135 strukturer associerade med PSA från glykomikdata. Klicka på kompositionsknappen för de associerade 78 kompositionerna bestämda av glykopreteomikexperiment.Klicka på valfri struktur eller komposition för att få mer information. För att minska tvetydigheten i kompositioner, klicka på föreslagen struktur under en vald komposition. Ett förslag görs varje gång monosackaridräkningen sammanfaller med den för en listad struktur.För att utforska proteinsidan fullt ut, se ytterligare information till höger på sidan. Gå till Octopus hemsida för att bekräfta förekomsten av vanliga strukturella egenskaper i mångfalden av glykaner kopplade till PSA, behåll fliken N-Linked vald som standard, flytta till underfliken kärnor och klicka på hybridikonen. Gå sedan till underfliken Egenskaper, välj den sialylerade ikonen och klicka på den gröna sökknappen.Håll muspekaren över H6N4F1S1 i det visade diagrammet över relationer för att markera länkar till sju proteiner i tre strukturer. Kontrastera detta genom att sväva över H6N4F2S1 som pekar ut de två isoformerna för PSA. Håll muspekaren över struktur-ID:t för att visa dess SNFG-representation och klicka på den för att öppna motsvarande sida.Ändra mittnoderna till vävnader och placera sedan markören på urin eller sädesvätska i mitten av diagrammet för att se olika föreningar. Ändra mittnoderna till sjukdom för att visa 13 alternativ, varav ett är prostatacancer. Det enda proteinet som är associerat är PSA.Klicka sedan på rensa-knappen för att uppdatera sökningen. Flytta till egenskapsunderfliken och klicka på ikonen för bi-antenner. Gå sedan till underfliken determinanter, välj ikonen 3-sialyl-LN typ två och klicka på den gröna sökknappen.Kontrollera de bläckfisk-hämtade föreningarna med bi-antennglykaner som innehåller ett terminalt 3-sialyl-LN typ två-motiv. Byt mittnoder till vävnader för enklare läsning och håll muspekaren över KLK3_human för att direkt ansluta sädesvätska med PSA-vanlig isoform och sju strukturer. Gå tillbaka till proteinsidan, i detta fall PSA, för att utföra skanningen av potentiella relationer mellan varje komposition i en lista över dessa.Klicka på Compozitor-länken till höger på PSA-inmatningssidan. Se till att Compozitor-sökfälten är förifyllda med information om ID 790-posten på proteinfliken. Klicka på knappen Lägg till i urval för att hämta data från databasen.Avmarkera alternativet inkludera virtuella noder och klicka sedan på beräkningsgrafknappen för att visa ett diagram som visar en väl ansluten uppsättning av 78 kompositioner som representerar PSA N-glykomet och ett stapeldiagram som visar glykanernas huvudegenskaper. Förbli i huvudproteinfliken och välj prostataspecifik antigen hög Pi-isoform i proteinfältet. Klicka på knappen Lägg till i urval för att hämta data från databasen som uppgår till 57 kompositioner.Klicka på beräkningsgrafknappen för att generera de överlagrade graferna för båda isoformerna och bedöma skillnaderna i glykomer för de två PSA-isoformerna. Gå till hemsidan www.unilectin. eu och klicka på UniLectin3D-knappen.Klicka på glykansökknappen och klicka sedan på den lila diamanten som representerar en sialinsyra som uppmanar visningen av alla glykanbindande motiv som slutar med en sialinsyra lagrad i databasen. Klicka på 3-sialyl-LN typ två motiv för att uppmana visningen av alla lektiner för vilka en 3D-struktur som bekräftar interaktionen med 3-sialyl-LN typ två är känd. Alternativet Sök efter fält.I artfältet skriver du Homo sapiens. Klicka på knappen Utforska röntgenstrukturer för att filtrera bort originallistan. Endast en post återstår, det vill säga den mänskliga galectin-8.Klicka på knappen Visa 3D-struktur och information för att visa detaljerad information om mänsklig galectin-8 som interagerar med 3-sialyl-LN typ två. Få tillgång till den strukturella informationen om mänsklig galectin-8 som visas på sidan med två olika tittare. Håll musen för att vända molekylen och föra liganden fram med LiteMol-programvaran.Håll muspekaren över de listade interaktionerna till vänster för att uppdatera vyn till höger och hitta var den specifika interaktionen verkar i strukturen med PLIP-programvaran. Bläddra i HGI-datauppsättningen från GlyConnect-startsidan genom att gå direkt till den refererade artikeln på den här sidan. Klicka på Länken Compozitor till höger på referensinmatningssidan för att bedöma datauppsättningens konsekvens.Sökfältet är redan fyllt med referens som är lika med DOI-numret på den avancerade fliken i verktyget. Skriv glycan_type = O-länkad efter DOI-numret för att begränsa sökningen till O-länkade glykaner. Klicka sedan på knappen Lägg till i urval för att hämta data från databasen.Behåll alternativet Inkludera virtuella noder markerat och klicka på beräkningsdiagramknappen för att visa diagrammet över anslutna kompositioner. Gå till proteinfliken i GlyConnect Compozitor och välj inter-alfa trypsinhämmare tung kedja H4 från proteinlistan. Se till att artvalet är Homo sapiens som standard. Avmarkera N-Linked i glykantypen.Välj endast THR 725 i webbplatslistan och klicka på knappen Lägg till i urval. Klicka sedan på beräkningsgrafknappen för att visa diagrammet över anslutna kompositioner. För att förstå de virtuella noderna, klicka på exportknappen under diagrammet.Välj bara virtuellt och klicka på urklippsikonen för att kopiera valet av åtta kompositioner. Klistra in markeringen i frågefönstret på Compozitors anpassade flik. Ställ in markeringsetiketten i kompositionsfältet, välj O-Linked i glycantypfältet och klicka på knappen Lägg till i urval.Slutligen klickar du på beräkningsgrafknappen. De vävnadsberoende föreningarna mellan proteiner och glykaner visas i denna utgång av GlyConnect Octopus. Alla humana proteiner som bär hybrid- och sialylerade glykanstrukturer med vävnaderna i vilka de uttrycks visas i denna utgång.Föreningarna med urin markeras som visar två proteiner, choriogonadotropin eller GLHA human och PSA vanlig isoform eller KLK3 människa, kopplade till de spridda glykanstrukturerna. På samma sätt markeras föreningarna med sädesvätska som visar två proteinisoformer av PSA kopplade till de grupperade glykanstrukturerna. De överlagrade N-glykomerna av de två isoformerna av PSA visas i utgången från GlyConnect Compozitor.Blå noder representerar glykanerna associerade med den gemensamma isoformen och de med den höga Pi-isoformen representeras som röda noder. Överlappningen mellan glykomer visas som magenta noder. Siffror inuti noderna representerar antalet glykanstrukturer som matchar den märkta kompositionen enligt innehållet i GlyConnect-databasen angående PSA.PSA-glykomet som visas i GlyConnect visade sig korrelera med galectin-8 som visas i UniLectin3D via 3-sialyl-LN typ två terminal epitop. Detta ger ett troligt men inte garanterat scenario för protein-proteininteraktioner medierade av glykaner. En högkvalitativ uppsättning O-glykankompositioner associerade med humant serum undersöktes och jämfördes med GlyConnect-databasinnehållet, vilket gav möjlighet att anpassa en glykankompositionsfil för raffinerad identifiering av glykopeptiderna.Den kan förlita sig på den minimala uppsättningen av 20 kompositioner som är tillgängliga från en datauppsättning eller förbättras med 23 till 26 objekt som rationellt samlas in i GlyConnect för att stärka uppsättningens konsistens. Från detta protokoll är det viktigt att komma ihåg att ett glykom inte kan begränsas till en lista över objekt. Och att just med glycoinformatics-verktyg kan du visa beroenden mellan dessa objekt som i slutändan kommer att förklara deras funktion.

Research

JoVE Journal

Biology

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

Testa Visual Känsligheten för hastighet och rörelseriktning i Ödlor

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

Computer-Generated Animal Model Stimuli

Datorgenererade djurmodell 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 Protein-protein interaktioner 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 - transkriptom hela Kartläggning av protein-RNA interaktioner med individuella Nukleotid Upplösning

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

Ett protokoll för datorbaserad proteiners struktur och funktion förutsägelse

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 vid 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

Spirande jästprotein extraktion och rening för studien av funktion, interaktioner, och post-translationella modifieringar

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

Kombinera enda molekyl manipulation och Imaging för studier av 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 hög densitet funktionellt protein Microarrays att upptäcka protein-proteininteraktioner

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) för studier av RNA-proteininteraktioner: The IRE / IRP Exempel

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