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Genetics

प्रोटीन संरक्षण के तेजी से मूल्यांकन के लिए प्रजातियों के संवेदनशीलता उपकरण में भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण का प्रदर्शन

Published: February 10, 2023 doi: 10.3791/63970
Automatic Translation
1, 2, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6
1Office of Research and Development, Center for Computational Toxicology and Exposure, Scientific Computing and Data Curation Division, U.S. Environmental Protection Agency, 2Oak Ridge Institute for Science and Education, 3Swenson College of Science and Engineering, Department of Biology, University of Minnesota Duluth, 4University of Wisconsin-Madison Aquatic Sciences Center, 5General Dynamics Information Technology, Research Triangle Park, 6Office of Research and Development, Center for Computational Toxicology and Exposure, Great Lakes Toxicology and Ecology Division, U.S. Environmental Protection Agency

Summary

यहां, हम प्रजातियों की संवेदनशीलता (सेकापास) उपकरण की भविष्यवाणी करने के लिए अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी अनुक्रम संरेखण के नवीनतम संस्करण का उपयोग करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। यह प्रोटोकॉल प्रोटीन संरक्षण का तेजी से विश्लेषण करने और प्रजातियों में रासायनिक संवेदनशीलता की अनुकूलन योग्य और आसानी से व्याख्या करने योग्य भविष्यवाणियां प्रदान करने के लिए ऑनलाइन टूल के आवेदन को प्रदर्शित करता है।

Abstract

अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी अनुक्रम संरेखण प्रजातियों की संवेदनशीलता (सेकापास) उपकरण के पार भविष्यवाणी करने के लिए एक तेज, स्वतंत्र रूप से उपलब्ध, ऑनलाइन स्क्रीनिंग एप्लिकेशन है जो शोधकर्ताओं और नियामकों को प्रजातियों में विषाक्तता की जानकारी को विस्तारित करने की अनुमति देता है। मानव कोशिकाओं, चूहों, चूहों और ज़ेबराफिश जैसे मॉडल सिस्टम में जैविक लक्ष्यों के लिए, विषाक्तता डेटा विभिन्न प्रकार के रसायनों के लिए उपलब्ध हैं। प्रोटीन लक्ष्य संरक्षण के मूल्यांकन के माध्यम से, इस उपकरण का उपयोग ऐसे मॉडल सिस्टम से उत्पन्न डेटा को विषाक्तता डेटा की कमी वाली हजारों अन्य प्रजातियों तक विस्तारित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे सापेक्ष आंतरिक रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणियां होती हैं। उपकरण की नवीनतम रिलीज़ (संस्करण 2.0-6.1) में नई विशेषताओं को शामिल किया गया है जो प्रकाशन और प्रस्तुति-गुणवत्ता ग्राफिक्स के लिए डेटा के तेजी से संश्लेषण, व्याख्या और उपयोग की अनुमति देते हैं।

इन विशेषताओं में अनुकूलन योग्य डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और व्याख्या में आसानी के लिए SeqAPASS डेटा को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए डिज़ाइन की गई एक व्यापक सारांश रिपोर्ट है। यह पेपर नौकरियों को जमा करने, प्रोटीन अनुक्रम तुलना के विभिन्न स्तरों को नेविगेट करने और परिणामस्वरूप डेटा की व्याख्या और प्रदर्शन करने के माध्यम से उपयोगकर्ताओं का मार्गदर्शन करने के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन करता है। SeqAPASS v2.0-6.0 की नई विशेषताओं पर प्रकाश डाला गया है। इसके अलावा, इस उपकरण का उपयोग करके ट्रांसथायरेटिन और ओपिओइड रिसेप्टर प्रोटीन संरक्षण पर केंद्रित दो उपयोग-मामलों का वर्णन किया गया है। अंत में, उपकरण के लिए प्रयोज्यता के डोमेन को परिभाषित करने और क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन के लिए विभिन्न अनुप्रयोगों को उजागर करने के लिए सेकापास की ताकत और सीमाओं पर चर्चा की जाती है।

Introduction

परंपरागत रूप से, विष विज्ञान के क्षेत्र ने रासायनिक सुरक्षा मूल्यांकन के लिए आवश्यक डेटा प्रदान करने के लिए पूरे पशु परीक्षण के उपयोग पर बहुत भरोसा किया है। इस तरह के तरीके आम तौर पर महंगे और संसाधन-गहन होते हैं। हालांकि, वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले रसायनों की बड़ी संख्या और जिस तेजी से नए रसायनों को विकसित किया जा रहा है, उसके कारण विश्व स्तर पर रासायनिक स्क्रीनिंग 1,2 के अधिक कुशल तरीकों की मान्यता प्राप्त आवश्यकता है। इस आवश्यकता और परिणामस्वरूप पशु परीक्षण से दूर प्रतिमान बदलाव ने कई नए दृष्टिकोण विधियों के विकास को जन्म दिया है, जिसमें उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग परख, उच्च-थ्रूपुट ट्रांसस्क्रिप्टोमिक्स, अगली पीढ़ी के अनुक्रमण और कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग शामिल हैं, जो वैकल्पिक परीक्षण रणनीतियों 3,4 का वादा कर रहे हैं।

रासायनिक एक्सपोजर से संभावित रूप से प्रभावित प्रजातियों की विविधता में रासायनिक सुरक्षा का मूल्यांकन करना न केवल पारंपरिक विषाक्तता परीक्षण के साथ बल्कि नए दृष्टिकोण विधियों के साथ भी एक स्थायी चुनौती रही है। तुलनात्मक और भविष्य कहनेवाला विष विज्ञान में प्रगति ने विभिन्न प्रजातियों की सापेक्ष संवेदनशीलता को समझने के लिए रूपरेखा प्रदान की है, और कम्प्यूटेशनल विधियों में तकनीकी प्रगति इन विधियों की प्रयोज्यता को बढ़ाना जारी रखती है। पिछले दशक में कई रणनीतियों पर चर्चा की गई है जो विशिष्ट रासायनिक आणविक लक्ष्यों के ज्ञान के साथ मौजूदा जीन और प्रोटीन अनुक्रम डेटाबेस का लाभ उठाते हैं, ताकि क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन के लिए पूर्वानुमानित दृष्टिकोणका समर्थन किया जा सके और विशिष्ट मॉडल जीवों 5,6,7,8 से परे रासायनिक सुरक्षा मूल्यांकन को बढ़ाया जा सके।

विज्ञान को कार्रवाई में आगे बढ़ाने के लिए, भविष्य कहनेवाला विष विज्ञान में इन मूलभूत अध्ययनों का निर्माण, रासायनिक परीक्षण प्रयासों को प्राथमिकता देना और निर्णय लेने का समर्थन करना, अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी अनुक्रम संरेखण प्रजातियों की संवेदनशीलता (सेकापास) उपकरण के पार भविष्यवाणी करने के लिए बनाया गया था। यह उपकरण एक सार्वजनिक और स्वतंत्र रूप से उपलब्ध वेब-आधारित एप्लिकेशन है जो प्रजातियों की विविधता में रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए लगातार विस्तारित प्रोटीन अनुक्रम जानकारी के सार्वजनिक भंडार का उपयोग करताहै। इस सिद्धांत के आधार पर कि किसी विशेष रसायन के लिए एक प्रजाति की सापेक्ष आंतरिक संवेदनशीलता को उस रसायन के ज्ञात प्रोटीन लक्ष्यों के संरक्षण का मूल्यांकन करके निर्धारित किया जा सकता है, यह उपकरण मौजूदा प्रोटीन अनुक्रम डेटा के साथ सभी प्रजातियों के लिए ज्ञात संवेदनशीलता के साथ एक प्रजाति से प्रोटीन अमीनो एसिड अनुक्रमों की तेजी से तुलना करता है। यह मूल्यांकन विश्लेषण के तीन स्तरों के माध्यम से पूरा किया जाता है, जिसमें (1) प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रम, (2) कार्यात्मक डोमेन, और (3) महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेष तुलना, प्रत्येक को रासायनिक-प्रोटीन इंटरैक्शन के अधिक गहन ज्ञान की आवश्यकता होती है और संवेदनशीलता भविष्यवाणी में अधिक टैक्सोनोमिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है। SeqAPASS की एक बड़ी ताकत यह है कि उपयोगकर्ता रासायनिक-प्रोटीन या प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन के बारे में कितनी जानकारी उपलब्ध है, इसके आधार पर लक्ष्य संरक्षण की ओर साक्ष्य की अतिरिक्त लाइनों को जोड़कर अपने मूल्यांकन को अनुकूलित और परिष्कृत कर सकते हैं।

पहला संस्करण 2016 में जारी किया गया था, जिसने उपयोगकर्ताओं को रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए एक सुव्यवस्थित तरीके से प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रमों और कार्यात्मक डोमेन का मूल्यांकन करने की अनुमति दी और इसमें न्यूनतम डेटा विज़ुअलाइज़ेशन क्षमताएं शामिल थीं (तालिका 1)। व्यक्तिगत अमीनो एसिड मतभेदों को रासायनिक-प्रोटीन इंटरैक्शन में क्रॉस-प्रजाति अंतर के महत्वपूर्ण निर्धारक ों के रूप में दिखाया गया है, जो प्रजातियों की रासायनिक संवेदनशीलता10,11,12 को प्रभावित कर सकता है। इसलिए, बाद के संस्करणों को महत्वपूर्ण अमीनो एसिड पर विचार करने के लिए विकसित किया गया था जो प्रत्यक्ष रासायनिक बातचीतके लिए महत्वपूर्ण हैं। हितधारक और उपयोगकर्ता प्रतिक्रिया का जवाब देते हुए, इस उपकरण ने अतिरिक्त नई सुविधाओं के साथ वार्षिक संस्करण रिलीज किया है जो क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन में चुनौतियों को संबोधित करने के लिए शोधकर्ताओं और नियामक समुदायों दोनों की जरूरतों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है (तालिका 1)। 2020 में SeqAPASS संस्करण 5.0 के लॉन्च ने उपयोगकर्ता-केंद्रित विशेषताओं को सामने लाया जो डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और डेटा संश्लेषण विकल्प, बाहरी लिंक, सारांश तालिका और रिपोर्ट विकल्प और ग्राफिकल सुविधाओं को शामिल करते हैं। कुल मिलाकर, इस संस्करण की नई विशेषताओं और क्षमताओं ने डेटा संश्लेषण, बाहरी डेटाबेस के बीच अंतःक्रियाशीलता और क्रॉस-प्रजाति संवेदनशीलता की भविष्यवाणियों के लिए डेटा व्याख्या में आसानी में सुधार किया।

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Protocol

1. आरंभ करना

नोट: यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल उपकरण उपयोगिता और प्रमुख विशेषताओं पर केंद्रित है। विधियों, सुविधाओं और घटकों का विस्तृत विवरण वेबसाइट पर एक व्यापक उपयोगकर्ता गाइड (तालिका 1) में पाया जा सकता है।

तालिका 1: SeqAPASS उपकरण का विकास। SeqAPASS उपकरण में इसकी प्रारंभिक परिनियोजन से जोड़ी गई सुविधाओं और अद्यतनों की एक सूची. संक्षेप: सेकापास = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; ECOTOX = ECOTOXicology नॉलेजबेस। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

  1. Chrome का उपयोग करके https://seqapass.epa.gov/seqapass पर जाएँ. या तो मौजूदा खाते का उपयोग करने के लिए लॉगिन का चयन करें या सेकापास खाता बनाने के निर्देशों का पालन करें, जो उपयोगकर्ताओं को अपनी पूरी की गई नौकरियों को चलाने, संग्रहीत करने, एक्सेस करने और अनुकूलित करने की अनुमति देगा।
  2. विश्लेषण करने से पहले, पहले मौजूदा साहित्य या पहले से मौजूद डेटा की समीक्षा करके रुचि के प्रोटीन और एक लक्षित या संवेदनशील प्रजाति की पहचान करें (चित्रा 1)। चूंकि SeqAPASS में क्वेरी प्रोटीन की पहचान करने में मदद करने के लिए बाहरी संसाधनों के लिंक होते हैं, इसलिए प्रासंगिक संसाधनों तक पहुंचने के लिए प्रोटीन लक्ष्य की पहचान करें के तहत ड्रॉप डाउन बटन पर क्लिक करें।

Figure 1
चित्रा 1: सेकापास समस्या सूत्रीकरण: एक सफल विश्लेषण के लिए आवश्यक प्रारंभिक जानकारी का योजनाबद्ध आरेख। संक्षेप: सेकापास = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; एलबीडी = लिगैंड-बाइंडिंग डोमेन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्रा 2: डेटाबेस में सेकापास इंटरऑपरेबिलिटी। SeqAPASS में एकीकृत बाहरी उपकरणों, डेटाबेस और संसाधनों का योजनाबद्ध आरेख। संक्षेप: सेकापास = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; एओपी = प्रतिकूल परिणाम मार्ग; एनसीबीआई = जैव प्रौद्योगिकी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र; ECOTOX = ECOTOXicology नॉलेजबेस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

तालिका 2: लिंक, संसाधन और उपकरण SeqAPASS उपकरण में एकीकृत। SeqAPASS उपकरण में लाभ उठाने वाले विभिन्न डेटा स्रोतों, लिंक और संसाधनों की एक सूची। संक्षिप्त नाम: SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

2. एक SeqAPASS क्वेरी विकसित करना और चलाना: स्तर 1

नोट: एक स्तर 1 विश्लेषण में, एक क्वेरी प्रोटीन के पूरे प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रम की तुलना उपलब्ध अनुक्रम जानकारी के साथ सभी प्रजातियों के प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रमों से की जाती है। यह उपकरण प्रजातियों में अमीनो एसिड अनुक्रमों को तेजी से संरेखित करने और तुलना करने के लिए सार्वजनिक रूप से उपलब्ध डेटा को खनन, एकत्र और संकलित करने के लिए एल्गोरिदम का उपयोग करता है। बैकएंड नेशनल सेंटर फॉर बायोटेक्नोलॉजी इंफॉर्मेशन (एनसीबीआई) डेटाबेस से जानकारी संग्रहीत करता है और रणनीतिक रूप से प्रोटीन बेसिक लोकल अलाइनमेंट सर्च टूल (बीएलएसटीपी) 54 और बाधा-आधारित मल्टीपल अलाइनमेंट टूल (सीओबीएएलटी)55 के स्टैंडअलोन संस्करणों का उपयोग करता है।

  1. प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रमों की तुलना करें के तहत, या तो प्रजातियों द्वारा या परिग्रहण द्वारा क्लिक करें। रुचि के प्रोटीन लक्ष्य को चुनने के लिए प्रजातियों की सूची से टाइप या चयन करने के लिए प्रजाति चयन का उपयोग करें।
  2. परिग्रहण पाठ बॉक्स में परिग्रहण (ओं) को दर्ज करके सीधे प्रोटीन परिग्रहण (यानी, एनसीबीआई प्रोटीन आईडी) सबमिट करें।
  3. क्वेरी सबमिट करने के लिए चलाए जाने का अनुरोध चुनें. एक बार सबमिट करने के बाद, ब्राउज़र विंडो के ऊपरी-दाएं कोने में एक अधिसूचना दिखाई देने की प्रतीक्षा करें जो एक सफल सबमिशन का संकेत देता है।
  4. उस उपयोगकर्ता खाते के तहत संचालित सभी SeqAPASS रन की सूची प्रदर्शित करने और प्रतिशत पूर्णता की जांच करने के लिए पृष्ठ के शीर्ष पर SeqAPASS रन स्थिति टैब का चयन करें।
    1. स्तर 2 और स्तर 3 रन की स्थिति की जांच करने के लिए उपयुक्त रेडियो बटन का चयन करते समय डेटा ताज़ा करें पर क्लिक करें।
  5. उस खाते के तहत पूरी की गई सभी रिपोर्ट्स की सूची तक पहुँचने के लिए पृष्ठ के शीर्ष पर देखें SeqAPASS रिपोर्ट टैब का चयन करें.
  6. दृश्य SeqAPASS रिपोर्ट टैब में, रुचि के क्वेरी प्रोटीन का चयन करें। स्तर 1 क्वेरी प्रोटीन जानकारी पृष्ठ खोलने और परिणाम, डेटा अनुकूलन विकल्प, विज़ुअलाइज़ेशन और सारांश रिपोर्ट देखने के लिए चयनित रिपोर्ट का अनुरोध करें क्लिक करें.
  7. डिफ़ॉल्ट रूप से, वेब ब्राउज़र में डेटा देखने के लिए रिपोर्ट देखें का चयन करें. वैकल्पिक रूप से, कच्चे डेटा को .zip फ़ाइल के रूप में डाउनलोड करने के लिए रिपोर्ट सहेजें का चयन करें.
    नोट: स्तर 1 विश्लेषण के लिए आवश्यक समय अलग-अलग होगा (संस्करण 5.1 के लिए 23 मिनट का औसत) उस समय वैश्विक उपयोगकर्ता की मांग, कतार में प्रस्तुत नौकरियों की संख्या और प्रस्तुत नौकरी के लिए मौजूद प्रोटीन जानकारी की मात्रा के आधार पर। यदि प्रोटीन लक्ष्य पहले पूरा हो गया है, तो जमा करने पर डेटा सेकंड में उपलब्ध होगा।

3. सेकापास क्वेरी विकसित करना और चलाना: स्तर 2

नोट: चूंकि संपूर्ण प्रोटीन अनुक्रम सीधे एक रासायनिक बातचीत में शामिल नहीं है, इसलिए एक स्तर 2 विश्लेषण कम टैक्सोनोमिक रैंक (जैसे, वर्ग, क्रम, परिवार) पर संवेदनशीलता भविष्यवाणियां करने के लिए कार्यात्मक डोमेन के केवल अमीनो एसिड अनुक्रम की तुलना करता है।

  1. स्तर 1 क्वेरी प्रोटीन जानकारी पृष्ठ से, स्तर 2 क्वेरी मेनू को पॉप्युलेट करने के लिए स्तर 2 शीर्ष लेख के बगल में प्लस चिह्न + क्लिक करें।
  2. रुचि के प्रोटीन (क्वेरी प्रोटीन) में उपयुक्त डोमेन (ओं) की पहचान करें।
    1. यदि किसी डोमेन की पहचान नहीं की गई है, तो NCBI संरक्षित डोमेन डेटाबेस (CDD) (तालिका 1) के एकीकृत लिंक पर क्लिक करें, जो उपयुक्त डोमेन चयन की पहचान में सहायता कर सकता है.
      नोट: आमतौर पर, स्तर 2 में क्वेरी के रूप में केवल विशिष्ट हिट डोमेन चुने जाते हैं।
  3. क्वेरी प्रोटीन के लिए कार्यात्मक डोमेन की सूची को स्वतः पॉप्युलेट करने के लिए डोमेन का चयन करें बॉक्स क्लिक करें.
  4. ड्रॉपडाउन सूची से डोमेन परिग्रहण का चयन करें और अनुरोध डोमेन रन बटन क्लिक करके स्तर 2 क्वेरी प्रारंभ करें। एक बार सबमिट करने के बाद, एक सफल सबमिशन का संकेत देने वाली अधिसूचना दिखाई देने की प्रतीक्षा करें।
  5. स्तर 2 डेटा को पॉप्युलेट करने के लिए स्तर 2 और 3 रन को ताज़ा करें पर क्लिक करें, जो जमा करने के सेकंड के भीतर उपलब्ध होगा।
  6. स्तर 2 डेटा देखें के अंतर्गत, ड्रॉपडाउन सूची से पूर्ण डोमेन परिग्रहण का चयन करें और परिणामों को नए पृष्ठ में खोलने के लिए स्तर 2 डेटा देखें बटन क्लिक करें.

4. डेटा तक पहुंचना और समझना: SeqAPASS स्तर 1 और स्तर 2

  1. परिणामों की रिपोर्ट देखने के लिए क्वेरी प्रोटीन सूचना पृष्ठ के निचले भाग में स्क्रॉल करें - डिफ़ॉल्ट रूप से स्तर 1 और 2 विश्लेषण के साथ एक प्राथमिक रिपोर्ट प्रदान की जाती है। अधिक विस्तृत रिपोर्ट देखने के लिए पूर्ण रिपोर्ट रेडियो बटन का चयन करें जो सभी अनुक्रम हिट और संरेखण मीट्रिक प्रदान करता है। एनसीबीआई डेटाबेस में पारदर्शी प्रोटीन संरेखण और वर्गीकरण जानकारी तक पहुंचने के लिए दोनों रिपोर्टों में उपयुक्त परिग्रहण / आईडी / नाम पर क्लिक करें।
  2. ECOTOX स्तंभ देखने के लिए परिणाम तालिका के दाईं ओर स्क्रॉल करें। संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के साथ प्रजातियों के लिए संबंधित विषाक्तता डेटा को तेजी से इकट्ठा करने के लिए ECOTOXicology नॉलेजबेस (ECOTOX) के लिंक पर क्लिक करें।
    नोट: ECOTOX एक व्यापक, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध नॉलेजबेस है जो जलीय और स्थलीय पौधों और वन्यजीवों के लिए एकल रासायनिक विषाक्तता डेटा प्रदान करता है। SeqAPASS v6.0 में रासायनिक और रुचि की प्रजातियों द्वारा प्रासंगिक ECOTOX डेटा के साथ अधिक तेज़ी से जुड़ने के लिए एक ECOTOX विजेट शामिल है।
  3. तालिका को स्प्रेडशीट फ़ाइल के रूप में सहेजने के लिए तालिका डाउनलोड करें क्लिक करें. टैक्सोनोमिक समूह द्वारा क्रमबद्ध डेटा प्रस्तुत करने वाली सारांश रिपोर्ट तालिका देखने और डाउनलोड करने के लिए सारांश रिपोर्ट देखें बटन क्लिक करें.
    नोट: डेटा सारांश तालिकाएं प्राथमिक और पूर्ण रिपोर्ट दोनों के लिए उपलब्ध हैं और किसी दिए गए लक्ष्य के लिए भविष्यवाणियों का अवलोकन प्रदान करती हैं।

5. डेटा सेटिंग्स में हेरफेर करना: SeqAPASS स्तर 1 और स्तर 2

नोट: स्तर 1 और स्तर 2 दोनों विश्लेषणों में, यह माना जाता है कि प्रोटीन समानता जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक संभावना है कि एक रसायन क्वेरी प्रजातियों / प्रोटीन के समान तरीके से प्रोटीन के साथ बातचीत करेगा, जिससे उन्हें इस आणविक लक्ष्य के साथ रसायनों के संभावित प्रभावों के लिए अतिसंवेदनशील बना दिया जाएगा। इन आंकड़ों की समानता के कारण, स्तर 1 और 2 डेटा को समझने के लिए चरणों को एक ही प्रोटोकॉल में एक साथ रेखांकित किया गया है।

  1. रिपोर्ट सेटिंग्स तक पहुँचने और हेरफेर करने के लिए क्वेरी प्रोटीन जानकारी के शीर्ष पर स्थित सबमेनस देखें और अधिकांश विश्लेषणों के लिए सभी रिपोर्ट विकल्पों के लिए डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का उपयोग करें. यदि डिफ़ॉल्ट सेटिंग बदलने के लिए वैज्ञानिक औचित्य है, तो इन वैकल्पिक चरणों का पालन करें:
    1. (वैकल्पिक) एक नए टैब में संवेदनशीलता कटऑफ सेटिंग्स को देखने और समायोजित करने के लिए संवेदनशीलता कट-ऑफ के बगल में प्लस साइन + पर क्लिक करें। या तो ड्रॉपडाउन सूची से एक नया कटऑफ मान चुनें या उपयोगकर्ता-परिभाषित कटऑफ मान दर्ज करें।
    2. (वैकल्पिक) यदि डिफ़ॉल्ट के अलावा कुछ वांछित है तो ई-मान (संयोग से होने वाले विभिन्न संरेखणों की संख्या) फ़ील्ड में संख्या बदलें।
      नोट: बॉक्स में संख्या से अधिक ई-मान वाला कोई भी प्रोटीन प्राथमिक रिपोर्ट से समाप्त हो जाएगा।
    3. (वैकल्पिक) परिणाम तालिका में फ़िल्टर किए गए टैक्सोनोमिक समूह कॉलम में प्रदर्शित करने के लिए टैक्सोनोमिक पदानुक्रम के स्तर को चुनने के लिए टैक्सोनोमिक समूह द्वारा सॉर्ट विकल्प का उपयोग करें।
      नोट: टैक्सोनोमिक पदानुक्रम को बदलने से कटऑफ के ऊपर पाए जाने वाले प्रत्येक फ़िल्टर किए गए समूह से प्रजातियों के आधार पर संवेदनशीलता की भविष्यवाणी भी बदल जाएगी।
    4. (वैकल्पिक) सामान्य डोमेन बदलें (परिणामों में शामिल होने के लिए एक प्रोटीन को क्वेरी प्रोटीन के साथ कितने सामान्य डोमेन साझा करने चाहिए) फ़ील्ड यदि डिफ़ॉल्ट के अलावा कुछ और वांछित है।
      नोट: जैसा कि डिफ़ॉल्ट सेटिंग 1 है, कोई भी अनुक्रम जो क्वेरी प्रोटीन के साथ कम से कम एक सामान्य डोमेन साझा नहीं करता है, उसे बाहर रखा जाएगा।
    5. (वैकल्पिक) वाई की संवेदनशीलता भविष्यवाणियों को वापस पाने के लिए कोई प्रजाति नहीं पढ़ें, केवल तभी चुनें जब प्रतिशत समानता कटऑफ से अधिक या उसके बराबर हो या यदि हिट को ऑर्थोलॉग उम्मीदवार के रूप में पहचाना जाता है।
      नोट: यह सेटिंग हां में डिफ़ॉल्ट है, जिसका अर्थ है कि वाई की संवेदनशीलता भविष्यवाणी सभी ऑर्थोलॉग उम्मीदवारों, संवेदनशीलता कटऑफ के ऊपर सूचीबद्ध सभी प्रजातियों और कटऑफ से ऊपर एक या अधिक प्रजातियों के साथ एक ही टैक्सोनोमिक समूह से कटऑफ के नीचे सभी प्रजातियों के लिए रिपोर्ट की जाएगी।
  2. लागू की गई वर्तमान सेटिंग्स कैप्चर करने वाली फ़ाइल डाउनलोड करने के लिए वर्तमान रिपोर्ट सेटिंग्स डाउनलोड करें बटन क्लिक करें.
    नोट: चयनित विशिष्ट मूल्यांकन स्तर (1, 2, या 3) रिपोर्ट में प्रस्तुत सेटिंग्स को निर्देशित करेगा।

6. डेटा की कल्पना करना: SeqAPASS स्तर 1 और स्तर 2

  1. विज़ुअलाइज़ेशन के बगल में प्लस चिह्न + पर क्लिक करें और उपयोगकर्ता-परिभाषित जानकारी प्रदर्शित करने वाले एक अलग टैब को खोलने के लिए डेटा विज़ुअलाइज़ करें बटन पर क्लिक करें और परिणामों के इंटरैक्टिव ग्राफ़ का चयन करने का विकल्प।
  2. इंटरैक्टिव बॉक्सप्लॉट और प्लॉट नियंत्रण खोलने के लिए बॉक्सप्लॉट पर क्लिक करें और बॉक्सप्लॉट विज़ुअलाइज़ेशन को डेटा तालिका में परिवर्तनों को प्रतिबिंबित करने और प्रकाशन- और प्रस्तुति-गुणवत्ता ग्राफिक्स प्रदान करने के लिए सक्रिय रूप से अपडेट करने की अनुमति दें।
    नोट: डिफ़ॉल्ट बॉक्सप्लॉट एक्स-अक्ष पर प्रजातियों के समूहों और वाई-अक्ष पर प्रतिशत समानता प्रदर्शित करता है। बॉक्सप्लॉट संवेदनशीलता कटऑफ (डैश्ड लाइन), क्वेरी प्रजातियों की तुलना में प्रजातियों में प्रतिशत समानता, और 25 वें और 75 वें प्रतिशत और इंटरक्वार्टाइल रेंज के साथ प्रत्येक टैक्सोनोमिक समूह के लिए औसत और औसत मूल्य प्रदर्शित करते हैं। विश्लेषण के उद्देश्य और उपयोगकर्ता की जरूरतों के आधार पर, कई बॉक्सप्लॉट सुविधाओं को निम्नलिखित वैकल्पिक चरणों के माध्यम से संशोधित किया जा सकता है।
    1. (वैकल्पिक) प्रदर्शित टैक्सोनोमिक समूहों को अनुकूलित करने के लिए, नियंत्रण अनुभाग के तहत टैक्सोनोमिक समूह बॉक्स देखें । नामों पर स्क्रॉल करके और x का चयन करके या टैक्सोनोमिक समूह ड्रॉपडाउन मेनू का उपयोग करके समूहों को हटा दें।
    2. (वैकल्पिक) एक किंवदंती जोड़ने के लिए जो रुचि की एक प्रजाति या विशिष्ट पूर्वनिर्धारित समूहों (जैसे, लुप्तप्राय या खतरे वाली प्रजातियों) को इंगित करेगा, एक्स-अक्ष पर एक टैक्सोनोमिक समूह के नाम पर मंडराता है ताकि उच्चतम प्रतिशत समानता द्वारा आदेशित शीर्ष तीन प्रजातियों को सूचीबद्ध करने वाले पॉप-अप बॉक्स को सक्रिय किया जा सके। संबंधित प्रजातियों की जानकारी के साथ एक पॉप-अप बॉक्स उत्पन्न करने के लिए किंवदंती में प्रजातियों पर मंडराएं। प्रजातियों और भविष्यवाणियों को सूचीबद्ध करने वाली एक डाउनलोड करने योग्य सारांश तालिका उत्पन्न करने के लिए एक विशिष्ट टैक्सोनोमिक समूह के लिए बॉक्स पर क्लिक करें।
  3. फ़ाइल प्रकार चुनने के लिए बॉक्सप्लॉट डाउनलोड करें क्लिक करें, चौड़ाई/ऊँचाई रिज़ॉल्यूशन अनुकूलित करें, और विज़ुअलाइज़ेशन सहेजें.

7. सेकापास विश्लेषण विकसित करना और चलाना: स्तर 3

नोट: एक स्तर 3 विश्लेषण क्वेरी प्रोटीन के भीतर उपयोगकर्ता द्वारा पहचाने गए अमीनो एसिड अवशेषों का आकलन करता है और प्रजातियों में इन अवशेषों के संरक्षण की तेजी से तुलना करता है। जिन प्रजातियों में इन अवशेषों को संरक्षित किया जाता है, उन्हें टेम्पलेट प्रजातियों / प्रोटीन के समान तरीके से एक रसायन के साथ बातचीत करने की अधिक संभावना माना जाता है। जैसा कि स्तर 3 व्यक्तिगत अमीनो एसिड पर केंद्रित है, एक विश्लेषण केवल तभी किया जा सकता है जब रासायनिक-प्रोटीन या प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन के लिए महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेषों का विस्तृत ज्ञान उपलब्ध हो।

  1. स्तर 3 क्वेरी मेनू को पॉप्युलेट करने के लिए स्तर 1 क्वेरी प्रोटीन जानकारी पृष्ठ पर स्तर 3 शीर्ष लेख के बगल में प्लस चिह्न + क्लिक करें।
  2. संदर्भ एक्सप्लोरर टूल खोलने के लिए संदर्भ एक्सप्लोरर के बगल में प्लस साइन + पर क्लिक करें, जो उपलब्ध साहित्य को क्वेरी करने के लिए एक पूर्वनिर्धारित बुलियन स्ट्रिंग उत्पन्न करता है और उपयोगकर्ताओं को स्तर 3 मूल्यांकन (तालिका 2 और चित्रा 2) में उपयोग किए जाने वाले महत्वपूर्ण अमीनो एसिड की पहचान का समर्थन करने के लिए उपयुक्त साहित्य की पहचान करने में सहायता करता है।
    1. (वैकल्पिक) एक बार क्वेरी प्रोटीन ऑटो पॉप्युलेट होने के बाद, अतिरिक्त प्रोटीन जोड़ने के लिए ऐड प्रोटीन नेम फ़ंक्शन का उपयोग करें।
  3. एक ऑटोजेनरेटेड खोज स्ट्रिंग वाले पॉप-अप को खोलने के लिए जनरेट करें Google स्कॉलर लिंक पर क्लिक करें जिसमें प्रासंगिक खोज शब्द शामिल हैं।
  4. खोज स्ट्रिंग का उपयोग करसाहित्य डेटाबेस क्वेरी करने के लिए Google स्कॉलर खोजें क्लिक करें.
    1. वैकल्पिक रूप से, क्लिपबोर्ड पर प्रतिलिपि बनाएँ क्लिक करें और संदर्भ Explorer में फ़ंक्शंस का उपयोग करके शब्दों को जोड़कर या निकालकर खोज स्ट्रिंग अनुकूलित करें.

8. पहचाने गए साहित्य का उपयोग करके महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेषों की पहचान करें

  1. उस टेम्पलेट अनुक्रम का चयन करें जिसके लिए उपयोगकर्ता-चयनित प्रजातियों को स्तर 3 क्वेरी मेनू में संरेखित किया जाएगा.
    नोट: यह टेम्पलेट अनुक्रम आमतौर पर उस साहित्य के आधार पर चुना जाता है जिसके लिए महत्वपूर्ण अमीनो एसिड की पहचान की गई थी और स्तर 1 और स्तर 2 में पूछे गए लोगों की तुलना में समान या एक अलग प्रजाति हो सकती है।
    1. (वैकल्पिक) प्राथमिक/पूर्ण रिपोर्ट तालिकाओं में प्रकट नहीं होने वाले किसी भी परिग्रहण/अनुक्रमों की तुलना करने के लिए अतिरिक्त तुलना बॉक्स का उपयोग करें.
  2. पूर्ण स्तर 3 रन की पहचान करने के लिए स्तर 3 रन दर्ज करें नाम पाठ बॉक्स में स्तर 3 रन के लिए उपयोगकर्ता-निर्धारित नाम दर्ज करें। प्रत्येक मूल्यांकन के लिए एक अद्वितीय नाम चुनें।
  3. टैक्सोनोमिक समूह (ओं) क्षेत्र में रुचि के टैक्सोनोमिक समूह का चयन करें । उस टैक्सोनोमिक समूह द्वारा तालिका को स्वचालित रूप से फ़िल्टर करने के लिए एक टैक्सोनोमिक समूह का चयन करें।
  4. परिणाम तालिका में, टेम्पलेट अनुक्रम से संरेखित होने के लिए किसी भी प्रजाति के बगल में चेकबॉक्स को मैन्युअल रूप से क्लिक करें।
    नोट: उचित संरेखण सुनिश्चित करने के लिए, एक समय में एक टैक्सोनोमिक समूह की तुलना टेम्पलेट से की जानी चाहिए। केवल रुचि की प्रजातियों के लिए समान रूप से एनोटेट प्रोटीन का चयन करें। तुलना के लिए अनुक्रमों का चयन करते समय, कुछ अनुक्रमों (जैसे, काल्पनिक, कम गुणवत्ता, या आंशिक) पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है। जब तक समावेश के लिए पारदर्शी औचित्य नहीं है, तब तक इन अनुक्रमों को बाहर करना सबसे अच्छा है क्योंकि वे अपूर्ण या अनुचित अनुक्रम जानकारी के कारण भविष्यवाणियों को विकृत कर सकते हैं।
  5. ब्याज के सभी टैक्सोनोमिक समूहों को संरेखित करने के लिए चरणों को दोहराएं।
  6. स्तर 2 और 3 रन ताज़ा करें पर क्लिक करें जब सभी प्रजातियों को पूर्ण स्तर 3 नौकरियों के साथ चयन स्तर 3 रन नाम मेनू को पॉप्युलेट करने के लिए संरेखित किया गया है और स्तर 3 संरेखण से डेटा तुरंत प्राप्त करें।
  7. एकाधिक टैक्सोनोमिक समूहों से संरेखण को संयोजित करने के लिए स्तर 3 डेटा को संयोजित करें क्लिक करें.
    1. वैकल्पिक रूप से, एकल रिपोर्ट देखने के लिए, क्वेरी को देखने के लिए चुनें के तहत उपयोगकर्ता-निर्धारित नाम का चयन करें और स्तर 3 डेटा देखें क्लिक करें.
  8. कंबाइन स्तर 3 रिपोर्ट मेनू के भीतर अमीनो एसिड अवशेष तुलना के आधार के रूप में उपयोग किए जाने वाले स्तर 3 टेम्पलेट का चयन करें और अगला क्लिक करें।
  9. स्तर 3 नौकरियों में, तुलना के लिए पूर्ण नौकरियों का चयन करें और अगला क्लिक करें. यदि वांछित हो तो टैक्सोनोमिक समूहों को फिर से व्यवस्थित करने के लिए ऑर्डर लेवल 3 जॉब्स फ़ंक्शन का उपयोग करें। संयुक्त वर्गीकरण समूहों के साथ संरेखित स्तर 3 रिपोर्ट पृष्ठ बनाने के लिए स्तर 3 डेटा देखें पर क्लिक करें.
  10. अमीनो एसिड अवशेष स्थिति दर्ज करें बॉक्स में अल्पविराम द्वारा अलग किए गए अमीनो एसिड स्थिति (ओं) में टाइप करके टेम्पलेट प्रजातियों के लिए पहले से पहचाने गए अमीनो एसिड पदों का चयन करें और फिर अवशेष सूची में प्रतिलिपि का चयन करें । शटल बॉक्स से टेम्पलेट अनुक्रम में सीधे अवशेषों का चयन करें।
  11. पृष्ठ को ताज़ा करने और स्तर 3 संवेदनशीलता भविष्यवाणियों को प्रदर्शित करने के लिए रिपोर्ट अद्यतन करें क्लिक करें.
    नोट: स्तर 3 साइड-चेन कार्यात्मक गुणों (जैसे, एलिफैटिक, सुगंधित) और आणविक आयामों (आणविक भार अंतर >30 ग्राम / मोल) के बुनियादी वर्णनकर्ताओं से प्राप्त नियमों के एक सरल सेट का उपयोग करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि प्रमुख पदों पर अंतर प्रोटीन इंटरैक्शन को प्रभावित करने की संभावना हैया नहीं।

9. स्तर 3 SeqAPASS डेटा की कल्पना करना

नोट: पिछले स्तरों की तरह, प्राथमिक और पूर्ण रिपोर्ट उपलब्ध हैं। स्तर 1 और 2 में डेटा के समान डेटा के अलावा, प्राथमिक रिपोर्ट टेम्पलेट भविष्यवाणी के समान अमीनो एसिड की स्थिति, संक्षिप्तीकरण और हां / नहीं (वाई / एन) संवेदनशीलता प्रदर्शित करती है। इसी तरह, पूर्ण रिपोर्ट में अमीनो एसिड साइड चेन वर्गीकरण और आणविक भार पर जानकारी शामिल है।

  1. स्तर 3 रिपोर्ट पृष्ठ पर, परिणामों की रिपोर्ट देखने के लिए नीचे स्क्रॉल करें. तालिका को सहेजने के लिए रिपोर्ट के निचले भाग में तालिका डाउनलोड करें क्लिक करें.
  2. टैक्सोनोमिक समूह द्वारा क्रमबद्ध डेटा प्रस्तुत करने वाली सारांश रिपोर्ट तालिका देखने और डाउनलोड करने के लिए स्तर 3 सारांश रिपोर्ट देखें क्लिक करें. उपयोगकर्ता-परिभाषित जानकारी प्रदर्शित करने वाले एक अलग ब्राउज़र टैब को खोलने के लिए स्तर 3 रिपोर्ट पृष्ठ पर विज़ुअलाइज़ेशन के बगल में प्लस साइन + पर क्लिक करें और इंटरैक्टिव हीट मैप के रूप में परिणाम देखने का विकल्प।
  3. इंटरैक्टिव ग्राफ़िक और नियंत्रण खोलने के लिए विज़ुअलाइज़ेशन जानकारी पृष्ठ पर हीट मैप क्लिक करें और डेटा तालिका में परिवर्तनों को प्रतिबिंबित करने के लिए हीट मैप विज़ुअलाइज़ेशन को सक्रिय रूप से अपडेट करने की अनुमति दें। गर्मी मानचित्र अनुकूलित करने के लिए निम्न वैकल्पिक चरणों का पालन करें।
    1. (वैकल्पिक) एक साधारण रिपोर्ट के बीच बदलने के लिए रिपोर्ट विकल्प चुनें, जो अमीनो एसिड स्थिति, एक-अक्षर संक्षिप्त नाम और अमीनो एसिड समानता, या एक पूर्ण रिपोर्ट प्रदर्शित करता है, जो चयनित प्रत्येक एमिनो एसिड पर विस्तृत जानकारी प्रदर्शित करता है।
    2. (वैकल्पिक) प्रजातियों को प्रदर्शित करने के तरीके को बदलने के लिए रिपोर्ट विकल्पों का चयन करें, या तो सामान्य नाम या वैज्ञानिक नाम से.
      नोट: सरल रिपोर्ट के भीतर, अमीनो एसिड को टेम्पलेट एमिनो एसिड के लिए कुल मैच (गहरा नीला), आंशिक मैच (हल्का नीला, केवल एक मानदंड को पूरा करने वाले प्रतिस्थापन), या नॉट ए मैच (पीला, न तो मानदंडों को पूरा करने वाले प्रतिस्थापन) के रूप में वर्गीकृत किया गया है। पूर्ण रिपोर्ट तुलना को या तो कुल मैच (गहरा नीला) या मैच (पीला) के रूप में प्रदर्शित करती है।
    3. (वैकल्पिक) ऑर्थोलॉग उम्मीदवारों, खतरे वाली प्रजातियों , लुप्तप्राय प्रजातियों, या सामान्य मॉडल जीवों जैसी उपयोगी जानकारी को उजागर करने के लिए वैकल्पिक चयन का चयन करें।
    4. (वैकल्पिक) कॉलम, लेजेंड और टेक्स्ट जोड़ने या हटाने सहित अतिरिक्त अनुकूलन विकल्पों का चयन करने के लिए हीट मैप सेटिंग्स का चयन करें।
  4. फ़ाइल प्रकार चुनने और विज़ुअलाइज़ेशन सहेजने के लिए बॉक्सप्लॉट डाउनलोड करें क्लिक करें.

10. सेकापास परिणामों की व्याख्या: प्रोटीन संरक्षण के लिए साक्ष्य की रेखाएं

नोट: व्याख्या में आसानी के लिए, इस उपकरण में एक निर्णय सारांश रिपोर्ट (डीएस रिपोर्ट) शामिल है जिसे स्तरों में डेटा को एकीकृत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। डीएस रिपोर्ट में परिणाम (यानी, डेटा टेबल और / या विज़ुअलाइज़ेशन) शामिल हैं जो उपयोगकर्ता ने चुने हैं और एक साथ कई प्रजातियों के लिए कई स्तरों पर संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के त्वरित मूल्यांकन की अनुमति देते हैं।

  1. परिणामों या डेटा विज़ुअलाइज़ेशन पृष्ठों से पुश लेवल # टू डीएस रिपोर्ट पर क्लिक करें और डेटा को "धक्का" दिए जाने और डीएस रिपोर्ट टैब के सक्रिय होने की प्रतीक्षा करें।
    नोट: यदि परिणाम या कोई भी परिवर्तन डीएस रिपोर्ट में नहीं धकेला गया है, तो पुश लेवल # टू डीएस रिपोर्ट चयनित होने तक सक्रिय रहेगी। यदि कोई सेटिंग बदल दी गई है, तो नए परिवर्तनों को पुश करने के लिए पाठ क्लिक तब तक दिखाई देगा जब तक कि परिवर्तन रिपोर्ट में धकेले नहीं जाते. विज़ुअलाइज़ेशन को मूल्यांकन के दौरान किसी भी समय डीएस रिपोर्ट पर धकेला जा सकता है।
  2. DS पृष्ठ तक पहुँचने के लिए किसी भी समय DS रिपोर्ट टैब का चयन करें।
    नोट: स्तर 1 में संरेखित सभी प्रजातियों के लिए, अंतिम निर्णय सारांश रिपोर्ट तालिका में प्रत्येक विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण डेटा और संवेदनशीलता भविष्यवाणियां शामिल हैं। यदि डीएस तालिका में एक प्रजाति को स्तर 3 रिपोर्ट में शामिल नहीं किया गया था, लेकिन स्तर 1 और / या स्तर 2 नौकरियों में पाया गया था, तो तालिका में सेल को स्तर 3 संवेदनशीलता भविष्यवाणी के लिए लागू (एनए) पदनाम प्राप्त होगा।

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Representative Results

सेकापास उपकरण के आवेदन को प्रदर्शित करने और नई विशेषताओं को उजागर करने के लिए, दो केस स्टडीज को उन उदाहरणों का प्रतिनिधित्व करने के लिए वर्णित किया गया है जिनमें प्रोटीन संरक्षण भविष्यवाणी करता है कि प्रजातियों (मानव ट्रांसथायरेटिन) में रासायनिक संवेदनशीलता में अंतर हैं और कोई अंतर नहीं है (μ ओपिओइड रिसेप्टर [एमओआर])। इनमें से पहला उदाहरण प्रतिकूल परिणाम मार्गों (एओपी, परिभाषा के लिए तालिका 2 देखें) के लिए प्रयोज्यता के क्षेत्र की भविष्यवाणी करने के लिए प्रोटीन अनुक्रम / संरचनात्मक तुलना को संबोधित करता है, जबकि दूसरा अपशिष्ट जल में मौजूद ओपिओइड के लिए क्रॉस-प्रजाति संवेदनशीलता के लिए प्रासंगिक अनुसंधान परिकल्पना विकसित करने पर केंद्रित है। इन केस स्टडीज में वर्णित बुनियादी दृष्टिकोण किसी भी रसायन पर लागू किए जा सकते हैं और निर्णय लेने और अनुसंधान के लिए इस उपकरण की व्यापक उपयोगिता का प्रदर्शन करते हैं।

थायराइड हार्मोन सामान्य वृद्धि और विकास के लिए आवश्यक हैं। उन्हें थायरॉयड ग्रंथि में संश्लेषित किया जाता है और रक्तप्रवाह में स्रावित किया जाता है जहां वे वितरण प्रोटीन से बंधते हैं और पूरे शरीरमें प्रसारित होते हैं 14,15,16,17,18। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि पर्यावरणीय संदूषक, जैसे पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल्स (पीसीबी), पॉलीब्रोमिनेटेड डिफेनिल ईथर (पीबीडीई), और प्रति- और पॉलीफ्लोरोअल्काइल पदार्थ (पीएफएएस), प्रतिस्पर्धी रूप से वितरण प्रोटीन ट्रांसथायरेटिन (टीटीआर) से जुड़ सकते हैं और सामान्य थायरॉयड प्रक्रियाओं को बाधित कर सकते हैं 19,20,21,22,23,24,25 . एक एओपी विकसित किया गया है जो टीटीआर के लिए प्रतिस्पर्धी बंधन का वर्णन करता है जिससे मानव न्यूरोडेवलपमेंटल विषाक्तता (https://aopwiki.org/aops/152) होती है। हालांकि इस बात के सबूत हैं कि यह एओपी कृन्तकों पर भी लागू होता है, अन्य टैक्सोनोमिक समूहों के लिए प्रयोज्यता को अभी तक परिभाषित नहीं किया गया है। चूंकि टीटीआर-बाध्यकारी रसायन पर्यावरण में मौजूद हैं, इसलिए इस एओपी की टैक्सोनोमिक प्रासंगिकता को समझना महत्वपूर्ण है, एक चुनौती जिसे सेकापास विश्लेषण के माध्यम से संबोधित किया जा सकता है। उपकरण की समस्या निर्माण रणनीति का उपयोग करते हुए, विश्लेषण का उद्देश्य निम्नानुसार कहा जा सकता है: इस ज्ञान के साथ कि टीटीआर-बाध्यकारी यौगिक मनुष्यों में प्रतिकूल परिणामों का कारण बनते हैं, किन टैक्सोनोमिक समूहों को समान संवेदनशीलता साझा करने की भविष्यवाणी की जाएगी?

मानव ट्रांसथायरेटिन प्रोटीन अच्छी तरह से विशेषता है, और मानव टीटीआर (एचटीटीआर) बाइंडिंग साइट पर बांधने के लिए कई अच्छी तरह से अध्ययन किए गए लिगेंड हैं, जिससे यह सेकापास विश्लेषण 8,9,13 के लिए एक इष्टतम लक्ष्य बन जाता है। मानव ट्रांसथायरेटिन, पी02766.1 के लिए एनसीबीआई परिग्रहण का उपयोग करते हुए, डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स के साथ एक स्तर 1 विश्लेषण आयोजित किया गया था। स्तर 1 विश्लेषण के परिणामों ने स्तनधारियों (मैमेलिया), पक्षियों (एवेस), सरीसृपों (टेस्टुडिन, लेपिडोसौरिया, क्रोकोडाइलिया), उभयचरों (एम्फीबिया), और अधिकांश मछली प्रजातियों (एक्टिनोप्टेरी, कोइलाकैंथिमोर्फा, क्लैडिस्टा, चोंड्रिचथिस) के साथ प्रतिशत समानता कटऑफ को 49% पर निर्धारित किया, जो इस कटऑफ से ऊपर आते हैं (चित्रा 3)। इस प्रकार, इन टैक्सोनोमिक समूहों की सभी प्रजातियों के परिणामस्वरूप "वाई" (यानी, हां) की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी हुई और एचटीटीआर (चित्रा 3 और पूरक फ़ाइल 1) के साथ बातचीत करने के लिए जाने जाने वाले रसायनों के लिए अतिसंवेदनशील होने की संभावना है।

कार्यात्मक डोमेन (ओं) के स्तर 2 मूल्यांकन के लिए, एनसीबीआई संरक्षित डोमेन डेटाबेस का उपयोग TR_THY (परिग्रहण स्मार्ट 00095) को एक संरक्षित डोमेन के रूप में पहचानने के लिए किया गया था जिसमें अवशेष 27 से 147 तक टीटीआर सबयूनिट प्रोटीन की परिपक्व श्रृंखला शामिल थी। चूंकि एनसीबीआई में रिपोर्ट किए गए टीटीआर के प्रोटीन अनुक्रम में 20 एमिनो एसिड पूर्व-खंड शामिल हैं जो वर्तमान विश्लेषण के लिए प्रासंगिक नहीं हैं, परिपक्व श्रृंखला पर तुलना पर ध्यान केंद्रित करना प्रजातियों में इस प्रोटीन के संरक्षण की दिशा में साक्ष्य की एक अतिरिक्त, अधिक विशिष्ट, रेखा प्रदान करता है। स्तर 2 मूल्यांकन से, स्तनधारियों, पक्षियों, सरीसृपों, उभयचरों और अधिकांश मछली प्रजातियों के साथ 58% की प्रतिशत समानता कटऑफ की सूचना दी गई थी, जो फिर से इस कटऑफ से ऊपर गिर गईं (चित्रा 4)। नतीजतन, सेकापास ने इन टैक्सोनोमिक समूहों की प्रजातियों के लिए "वाई" (यानी, हां) की संवेदनशीलता भविष्यवाणी का निष्कर्ष निकाला, यह दर्शाता है कि वे एचटीटीआर प्रोटीन (चित्रा 4 और पूरक फ़ाइल 1) के साथ बातचीत करने वाले रसायनों के लिए अतिसंवेदनशील हैं। कुल मिलाकर, स्तर 1 और स्तर 2 विश्लेषण के परिणाम बताते हैं कि अधिकांश कशेरुक प्रजातियां एचटीटीआर के संरक्षण को साझा करती हैं और इस प्रोटीन के साथ बातचीत करने के लिए ज्ञात रसायनों के लिए अतिसंवेदनशील होने की संभावना है।

Figure 3
चित्रा 3: मानव प्रोटीन के सापेक्ष उपलब्ध अनुक्रम जानकारी के साथ टैक्सोनोमिक समूहों में ट्रांसथायरेटिन संरक्षण का सेकापास स्तर 1 विश्लेषण। प्रोटीन अमीनो एसिड अनुक्रम की प्रतिशत समानता वाई-अक्ष पर प्रदर्शित होती है; टैक्सोनोमिक समूह एक्स-अक्ष पर प्रदर्शित होता है। ओपन सर्कल (3) क्वेरी अनुक्रम को इंगित करते हैं, और बंद सर्कल (●) उच्चतम प्रतिशत समानता के साथ टैक्सोनोमिक समूह के भीतर प्रजातियों को इंगित करते हैं। कथानक के भीतर, प्रत्येक बॉक्स का शीर्ष और निचला भाग 75वें और 25वें प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है, मूंछें इंटरक्वार्टाइल रेंज के 1.5 गुना तक फैली हुई हैं, और माध्य और माध्य मूल्यों को बॉक्स पर क्षैतिज काली रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। धराशायी रेखा संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के लिए कटऑफ को इंगित करती है। संक्षेप: टीटीआर = ट्रांसथायरेटिन; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्रा 4: मानव प्रोटीन एलबीडी के सापेक्ष उपलब्ध अनुक्रम जानकारी के साथ टैक्सोनोमिक समूहों में ट्रांसथायरेटिन रिसेप्टर लिगैंड-बाइंडिंग डोमेन संरक्षण का सेकापास स्तर 2 विश्लेषण। लिगैंड बाइंडिंग डोमेन एमिनो एसिड अनुक्रम की प्रतिशत समानता वाई-अक्ष पर प्रदर्शित होती है; टैक्सोनोमिक समूह एक्स-अक्ष पर प्रदर्शित होता है। ओपन सर्कल (3) क्वेरी अनुक्रम को इंगित करते हैं, और बंद सर्कल (●) उच्चतम प्रतिशत समानता के साथ टैक्सोनोमिक समूह के भीतर प्रजातियों को इंगित करते हैं। कथानक के भीतर, प्रत्येक बॉक्स का शीर्ष और निचला भाग 75वें और 25वें प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है, मूंछें इंटरक्वार्टाइल रेंज के 1.5 गुना तक फैली हुई हैं, और माध्य और माध्य मूल्यों को बॉक्स पर क्षैतिज काली रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। धराशायी रेखा संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के लिए कटऑफ को इंगित करती है। संक्षेप: टीटीआर = ट्रांसथायरेटिन; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आणविक मॉडलिंग और प्रोटीन क्रिस्टलोग्राफी अध्ययनों के विश्लेषण के माध्यम से, टीटीआर के बाध्यकारी क्षेत्र में अमीनो एसिड की पहचान की गई थी, जो अंतर्जात लिगैंड 3,3',5,5'-टेट्राआयोडो-एल-थायरोनिन (टी 4, पीडीबी 2आरओएक्स) के साथ-साथ तीन पर्यावरणीय रसायनों के साथ बातचीत करने की भविष्यवाणी की गई है: परफ्लोरोऑक्टेन सल्फोनेट (पीएफओएस, पीडीबी 5जेआईएम), टेट्राब्रोमोबिस्फेनॉल ए (टीबीबीपीए, पीडीबी 5एचजेजी), और डायथाइलस्टिलबेस्टरोल (डीईएस, पीडीबी 1) 21,22,26. अमीनो एसिड अवशेष Lys35, Ser137, Leu130, Ala128, Ala129, और Thr139 सभी को प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के रूप में पहचाना गया था, या तो प्रत्यक्ष हाइड्रोजन बॉन्ड इंटरैक्शन या वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन के माध्यम से। इन छह अमीनो एसिड अवशेषों का मूल्यांकन टेम्पलेट अनुक्रम के रूप में एचटीटीआर का उपयोग करके प्रजातियों में स्तर 3 विश्लेषण में किया गया था और गैर-समरूप, काल्पनिक, आंशिक और कम गुणवत्ता वाले अनुक्रमों (पूरक फ़ाइल 1) को छोड़कर। जैसा कि पहले निर्धारित किया गया था कि टीटीआर केवल कशेरुक प्रजातियों में संरक्षित है, अकशेरुकी प्रजातियों को इस विश्लेषण से बाहर रखा गया था (चित्रा 3 और चित्रा 4)। इसके अतिरिक्त, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि साहित्य में रिपोर्ट किए गए अमीनो एसिड पदों में 20 एमिनो एसिड प्री-सेगमेंट शामिल नहीं है जो परिपक्व एचटीटीआर प्रोटीन में अनुपस्थित है और, इस कारण से, स्तर 3 में प्रस्तुत पदों को चयनित टेम्पलेट प्रोटीन15 (पूरक फ़ाइल 1) के लिए सटीक संरेखण सुनिश्चित करने के लिए साहित्य में रिपोर्ट किए गए पदों से समायोजित किया गया था।

टीटीआर के स्तर 3 विश्लेषण में, संरेखण (स्तनधारियों, पक्षियों, उभयचरों, सरीसृप और मछली) के लिए 294 कशेरुक प्रजातियों का चयन किया गया था। मूल्यांकन की गई प्रजातियों में से, 18 ने प्रमुख अमीनो एसिड में अंतर प्रदर्शित किया जिसके परिणामस्वरूप "एन" (यानी, नहीं) की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी हुई। दिलचस्प बात यह है कि समुद्री स्तनधारियों की पांच प्रजातियों को स्थिति 2 (128 ए) पर एक एमिनो एसिड प्रतिस्थापन के साथ प्रस्तुत किया गया था, जबकि मछली की चार प्रजातियों ने स्थिति 2 (128 ए) या स्थिति 6 (139 टी) (चित्रा 5) पर प्रतिस्थापन का प्रदर्शन किया। चूंकि ये अमीनो एसिड टीटीआर के बाध्यकारी चैनल में प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, इन आंकड़ों से पता चलता है कि टीटीआर लिगेंड इन प्रजातियों में अलग-अलग बातचीत कर सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप मनुष्यों के सापेक्ष अलग-अलग रासायनिक संवेदनशीलता होगी।

Figure 5
चित्र 5: TTR-रासायनिक बाइंडिंग के लिए महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेषों के संरक्षण का SeqAPASS स्तर 3 विश्लेषण। (A) स्तर 3 सारांश तालिका सभी टैक्सोनोमिक समूहों में उपलब्ध अनुक्रम डेटा के साथ प्रजातियों की संख्या प्रदर्शित करती है, प्रजातियों की संख्या समान रूप से अतिसंवेदनशील (Y) होने की भविष्यवाणी की जाती है, और प्रजातियों की संख्या समान रूप से अतिसंवेदनशील नहीं होने की भविष्यवाणी की जाती है (N)। (बी) स्तर 3 हीटमैप प्रदर्शित करता है जो चुनिंदा प्रजातियों को मानव ट्रांसथायरेटिन टीटीआर प्रोटीन के सापेक्ष समान रूप से अतिसंवेदनशील नहीं होने की भविष्यवाणी करता है, जो पूर्ण, आंशिक और गैर-मिलान अमीनो एसिड का प्रदर्शन करता है। संक्षेप: टीटीआर = ट्रांसथायरेटिन; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

हितधारक और उपयोगकर्ता प्रतिक्रिया के जवाब में, नई सुविधाओं को सेकापास टूल में डिज़ाइन और शामिल किया गया है, जिसमें विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुभवजन्य डेटा से कनेक्ट करने की क्षमता शामिल है। ECOTOX नॉलेजबेस (तालिका 1) के साथ इस उपकरण की अंतःक्रियाशीलता को ECOTOX में मौजूद परिग्रहणों के लिए स्तर 1 और स्तर 2 डेटा तालिकाओं में बाहरी लिंक एम्बेड करके और ECOTOX में सबसे प्रासंगिक विषाक्तता डेटा को सीधे फ़िल्टर करने के लिए टूल के भीतर ECOTOX विजेट बनाकर प्राप्त किया गया था। लिंक और विजेट के माध्यम से, उपयोगकर्ता तेजी से ECOTOX को क्वेरी कर सकते हैं और SeqAPASS संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के साथ प्रजातियों के लिए संबंधित विषाक्तता डेटा एकत्र कर सकते हैं। वर्तमान में, सेकापास की भविष्यवाणियां एक रासायनिक तनाव और प्रजातियों के माध्यम से इकोटॉक्स से जुड़ी हुई हैं; हालांकि, विषाक्तता डेटा अभी तक विशिष्ट जीन / प्रोटीन से जुड़ा नहीं है, जो सेकापास में रुचि के विशिष्ट समापन बिंदु / आणविक लक्ष्यों के लिए प्रत्यक्ष कनेक्शन की अनुमति देगा। जबकि रासायनिक तनाव के आधार पर विषाक्तता डेटा के लिए भविष्यवाणियों को जोड़ना आदर्श नहीं है, क्योंकि डेटा किसी दिए गए मार्ग के लिए विशिष्ट नहीं हो सकता है, परिणामों को एक साथ लाने के लिए एक कनेक्शन स्थापित करना पहला कदम है। सेकापास-इकोटॉक्स एकीकरण के पहले पुनरावृत्ति के रूप में, वर्तमान दृष्टिकोण उपयोगकर्ताओं को व्यापक स्तर पर रासायनिक तनाव (ओं) और प्रजातियों के लिए सभी उपलब्ध विषाक्तता डेटा प्रदान करता है। ये डेटा, जब सेकापास भविष्यवाणियों के साथ संयुक्त होते हैं, तो व्यापक स्तर (कशेरुक बनाम अकशेरुकी) पर संदर्भ प्रदान कर सकते हैं और एओपी ढांचे के संदर्भ में माना जा सकता है।

टीटीआर इस कनेक्शन की जांच के लिए एक अच्छा उदाहरण प्रस्तुत करता है क्योंकि मौजूदा एओपी (एओपी 152) संभावित प्रासंगिक इकोटॉक्स विषाक्तता डेटा की व्याख्या के लिए संदर्भ प्रदान करता है। सेकापास स्तर 3 में जांच किए गए लिगेंड से शुरू होकर, टीटीआर लिगैंड बाइंडिंग डोमेन (डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल [डीईएस], परफ्लोरोहेक्सानोइक एसिड [पीएफएचएक्सए], परफ्लोरोऑक्टेन सल्फोनेट [पीएफओएस], और टेट्राब्रोमोबिस्फेनॉल ए [टीबीबीपीए]) के साथ बातचीत करने के लिए ज्ञात चार रसायनों के लिए प्रजातियों में पर्यावरणीय विषाक्तता डेटा एकत्र किया गया था। . प्रत्येक रसायन के लिए, इकोटॉक्स को कस्टम खोज मापदंडों (पूरक फ़ाइल 1) का उपयोग करके रासायनिक सार सेवा (सीएएस) संख्या द्वारा जलीय और स्थलीय डेटा के लिए पूछताछ की गई थी। डेटा को रुचि के प्रजातियों के समूहों (उभयचर, पक्षी, मछली, अकशेरुकी, स्तनधारी, सरीसृप) में फ़िल्टर किया गया था। फ़िल्टर किए गए क्वेरी परिणामों के भीतर, अध्ययन की न्यूनतम और अधिकतम प्रभाव सांद्रता के औसत की गणना की गई और किसी भी हिट के लिए औसत के लिए अनुमान के रूप में लागू किया गया, जिसमें औसत प्रभाव एकाग्रता मूल्य (चित्रा 6 ए और पूरक फ़ाइल 1) की रिपोर्ट नहीं की गई थी। एक एकल रसायन के संदर्भ में, विभिन्न टैक्सोनोमिक समूहों के औसत प्रभाव सांद्रता की तुलना करने के लिए क्रुस्कल-वालिस परीक्षण आयोजित किए गए थे क्योंकि डेटा एनोवा परीक्षण मान्यताओं को पूरा नहीं करता था। सभी रसायनों के लिए डन टेस्ट का उपयोग करके पोस्ट-हॉक जोड़ीवार तुलना परीक्षण आयोजित किए गए थे, क्योंकि टैक्सोनोमिक समूहों में असमान नमूना आकार शामिल थे। जलीय और स्थलीय परिणामों का अलग-अलग विश्लेषण किया गया था, क्योंकि दो प्रकार के एक्सपोज़र के बीच डेटा सीधे तुलनीय नहीं हैं। ECOTOX के भीतर, चयनित रसायनों के लिए जलीय विषाक्तता डेटा उभयचरों, पक्षियों, अकशेरुकी और मछली प्रजातियों के लिए उपलब्ध था (चित्रा 6 ए)। चयनित रसायनों के लिए स्थलीय विषाक्तता डेटा केवल स्तनधारियों और डीईएस (पूरक फ़ाइल 1) के लिए उपलब्ध थे।

Figure 6
चित्र 6: सेकापास परिणामों को अनुभवजन्य डेटा के साथ जोड़ना। (ए) मानव टीटीआर प्रोटीन को बांधने के लिए जाने जाने वाले चुनिंदा रसायनों के लिए इकोटोक्सिकोलॉजी नॉलेजबेस में उपलब्ध डेटा के साथ टैक्सोनोमिक समूहों में औसत प्रभाव सांद्रता। (बी) प्रत्येक सेकापास विश्लेषण में शामिल प्रजातियों की संख्या में उन प्रजातियों के साथ ओवरलैप जिनके लिए इकोटॉक्स डेटा उपलब्ध था। पैनल ए में, एक्स-अक्ष के साथ कोष्ठक क्वेरी हिट की संख्या को इंगित करता है जिसके लिए डेटा एकत्र किया गया था। तारांकन एक एकल रसायन (डन का परीक्षण, पी < 0.05) के संदर्भ में प्रजातियों के समूहों के बीच काफी अलग प्रभाव सांद्रता के जोड़े को इंगित करते हैं, जहां तारांकन की उच्च संख्या महत्व के मजबूत स्तर को इंगित करती है (*: पी < 0.05; **: पी < 0.01; ***: पी < 0.001; ****: पी < 0.0001)। प्रत्येक बॉक्स के भीतर केंद्र रेखाएं माध्य का प्रतिनिधित्व करती हैं, जिसमें बॉक्स किनारे इंटरक्वार्टाइल रेंज का प्रदर्शन करते हैं। मूंछें इंटरक्वार्टाइल रेंज से 1.5 गुना तक फैली हुई हैं। उस सीमा के बाहर गिरने वाले आउटलायर्स को व्यक्तिगत बिंदुओं के रूप में दिखाया जाता है। संक्षेप: टीटीआर = ट्रांसथायरेटिन; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; ECOTOX = ECOTOXicology नॉलेजबेस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

कुल मिलाकर, इन आंकड़ों से पता चलता है कि मूल्यांकन किए गए रसायनों के लिए बायोएक्टिविटी कशेरुक प्रजातियों में होती है लेकिन अकशेरुकी जीवों में नहीं होती है। जबकि ECOTOX में जैविक लक्ष्य और मार्ग की जानकारी की कमी इन अनुभवजन्य डेटा को सीधे TTR से जोड़ना असंभव बनाती है, ये परिणाम SeqAPASS भविष्यवाणियों का समर्थन करते हैं कि अकशेरुकी प्रजातियां संवेदनशीलता साझा नहीं करती हैं। उपलब्ध आंकड़ों के साथ सभी कशेरुक प्रजातियों ने पीएफओएस और टीबीबीपीए दोनों के लिए संवेदनशीलता का प्रदर्शन किया, हालांकि उभयचरों की तुलना में मछली और पक्षियों में औसत प्रभाव सांद्रता काफी अधिक थी। ये डेटा टैक्सोनोमिक समूहों के बीच संवेदनशीलता में संभावित अंतर का सुझाव देते हैं जिन्हें जैविक मार्ग मतभेदों (टीटीआर सहित) के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। यह उल्लेखनीय है कि चयापचय और उत्सर्जन जैसे अन्य चर भी संवेदनशीलता में अंतर में भूमिका निभा सकते हैं। पीएफएचएक्सए और पीएफओएस के लिए, मछली अकशेरुकी और पक्षियों दोनों की तुलना में काफी अधिक संवेदनशील पाई गई, और, डीईएस के लिए, उभयचरों ने अकशेरुकी जीवों की तुलना में काफी अधिक औसत प्रभाव सांद्रता के साथ प्रस्तुत किया। फिर, ये डेटा हमारे सेकापास भविष्यवाणी का समर्थन करते हैं कि अकशेरुकी कशेरुक प्रजातियों के साथ संवेदनशीलता साझा नहीं करते हैं। इस उपकरण का उपयोग करके मूल्यांकन की गई सभी प्रजातियों में से, जिनके लिए उपलब्ध टीटीआर अनुक्रम डेटा उपलब्ध थे, केवल एक छोटी संख्या में रुचि के चार रसायनों (चित्रा 6 बी, पूरक तालिका एस 1, और पूरक तालिका एस 2) के लिए संबंधित इकोटॉक्स डेटा था। एपिकल डेटा की कमी वाली उन प्रजातियों के लिए, संवेदनशीलता की सेकापास भविष्यवाणियां सबूत की अतिरिक्त लाइनें जोड़ती हैं कि संबंधित प्रजातियां एपिकल डेटा वाले लोगों के समान व्यवहार कर सकती हैं। सभी SeqAPASS और ECOTOX विश्लेषण के लिए डेटा पूरक फ़ाइल 1 में उपलब्ध हैं।

रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (सीडीसी) के अनुसार, 2017 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में ओवरडोज से ओपिओइड ने लगभग 47,600 मौतों में योगदान दिया, एक संख्या जो27 बढ़ रही है। अमेरिका में अपशिष्ट जल संयंत्रों को अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के राष्ट्रीय प्रदूषक निर्वहन उन्मूलन प्रणाली द्वारा राष्ट्रीय स्तर पर विनियमित किया जाता है, जिसे उनके निर्वहन में ओपिओइड या अन्य फार्मास्यूटिकल्स के लिए परीक्षण की आवश्यकता नहीं होतीहै। हाल के वर्षों में, सामुदायिक ओपियोइड उपयोग को मैप करने के लिए एक उपकरण के रूप में अपशिष्ट जल-आधारित महामारी विज्ञान का उपयोग करने का प्रयास किया गया है। ओपियोइड निगरानी प्रयासों ने अपशिष्ट जल प्रवाह में 1.27 μg / L और सतह के पानी में 0.7 μg / L29,30 तक सांद्रता का पता लगाया है। मछली पर ओपिओइड एक्सपोजर के प्रभाव का आकलन करने वाले हालिया विषाक्तता अध्ययनों ने नशे की लत व्यवहार और प्रतिकूल प्रतिरक्षात्मक प्रभावों (जैसे, उच्च संक्रमण दर, प्रतिरक्षा जीन के डाउनरेग्यूलेशन) के विकास की सूचना दी है 31,32,33। कुल मिलाकर, इन अध्ययनों से पता चलता है कि प्रतिकूल पर्यावरणीय ओपिओइड एक्सपोजर की संभावना है और जलीय प्रजातियों के लिए इन रसायनों के जोखिम को समझने के महत्व को उजागर करते हैं। पर्यावरण में इन यौगिकों का सामना करने वाली प्रजातियों की सीमा को देखते हुए, सेकापास का उपयोग करके संभावित अतिसंवेदनशील प्रजातियों की पहचान करना परीक्षण या निगरानी प्रयासों की प्राथमिकता के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

एमओआर दर्द के प्रबंधन के लिए मुख्य ओपिओइड लक्ष्य का गठन करता है और मनुष्यों में ओपियेट एल्कलॉइड के शक्तिशाली एनाल्जेसिक और नशे की लत गुणोंके लिए जिम्मेदार है। मानव स्वास्थ्य के लिए इस रिसेप्टर के महत्व के कारण, एमओआर लिगेंड अच्छी तरह से जाना जाता है, और उच्च गुणवत्ता वाले एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी अध्ययन उपलब्ध हैं, जिससे यह लक्ष्य सेकापास विश्लेषण 8,9,13 के लिए आदर्श है। मानव μ ओपिओइड रिसेप्टर, एसीएम 90349.1 के लिए एनसीबीआई परिग्रहण का उपयोग करते हुए, डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का उपयोग करके एक स्तर 1 विश्लेषण आयोजित किया गया था। स्तर 1 के लिए संवेदनशीलता कटऑफ 55% पर स्थापित किया गया था, जिसमें स्तनधारियों (मैमेलिया), पक्षियों (एवेस), सरीसृप (टेस्टुडिन, लेपिडोसौरिया, क्रोकोडिलिया), उभयचर (एम्फीबिया), और अधिकांश मछली प्रजातियों (एक्टिनोप्टेरी, कोएलाकैंथिमोर्फा, क्लैडिस्टा, चोंड्रिचथिस) के लिए प्रतिशत समानताएं थीं; इसलिए, इन टैक्सोनोमिक समूहों की प्रजातियों के परिणामस्वरूप "वाई" (यानी हां) की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी हुई, यह दर्शाता है कि वे मानव एमओआर (चित्रा 7 और पूरक फ़ाइल 1) के साथ बातचीत करने के लिए जाने जाने वाले रसायनों के लिए अतिसंवेदनशील होंगे। एनसीबीआई संरक्षित डोमेन डेटाबेस का उपयोग करते हुए, 7tmA_Mu_opioid_R की पहचान एक कार्यात्मक डोमेन के रूप में की गई थी (परिग्रहण सीडी 15090) जिसमें 133 से 411 तक एमओआर प्रोटीन के सभी सात हेलिकॉप्टर शामिल थे, जिसमें एक कथित लिगैंड बाइंडिंग साइट भी शामिल थी। स्तर 1 की तुलना में, स्तर 2 के परिणामों ने स्तनधारियों, पक्षियों, सरीसृपों, उभयचरों और अधिकांश मछली प्रजातियों के साथ 88% समानता की उच्च संवेदनशीलता कटऑफ की पहचान की, जो इस कटऑफ के ऊपर पाए गए और इसके परिणामस्वरूप हां के लिए "वाई" की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी की गई (चित्रा 8)। कुल मिलाकर, स्तर 1 और स्तर 2 विश्लेषण के परिणाम बताते हैं कि अधिकांश कशेरुक प्रजातियां एमओआर के संरक्षण को साझा करती हैं और मानव एमओआर के साथ बातचीत करने के लिए ज्ञात रसायनों के लिए अतिसंवेदनशील होने की संभावना है।

Figure 7
चित्रा 7: मानव प्रोटीन के सापेक्ष उपलब्ध अनुक्रम जानकारी के साथ टैक्सोनोमिक समूहों में μ ओपिओइड रिसेप्टर संरक्षण का सेकापास स्तर 1 विश्लेषण। प्रोटीन अमीनो एसिड अनुक्रम की प्रतिशत समानता वाई-अक्ष पर प्रदर्शित होती है; टैक्सोनोमिक समूह एक्स-अक्ष पर प्रदर्शित होता है। ओपन सर्कल (3) क्वेरी अनुक्रम को इंगित करते हैं, और बंद सर्कल (●) उच्चतम प्रतिशत समानता के साथ टैक्सोनोमिक समूह के भीतर प्रजातियों को इंगित करते हैं। कथानक के भीतर, प्रत्येक बॉक्स के शीर्ष और निचले भाग 75 वें और 25 वें प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करते हैं, मूंछें इंटरक्वार्टाइल रेंज के 1.5 गुना तक फैली होती हैं, और औसत और माध्य मान बॉक्स पर क्षैतिज काली रेखाओं द्वारा दर्शाए जाते हैं। धराशायी रेखा संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के लिए कटऑफ को इंगित करती है। संक्षेप: एमओआर = म्यू-ओपिओइड रिसेप्टर; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 8
चित्रा 8: मानव प्रोटीन में डोमेन के सापेक्ष ओपिओइड रिसेप्टर लिगैंड-बाइंडिंग डोमेन संरक्षण μ का सेकापास स्तर 2 विश्लेषण। लिगैंड-बाइंडिंग डोमेन एमिनो एसिड अनुक्रम की प्रतिशत समानता वाई-अक्ष पर प्रदर्शित होती है; टैक्सोनोमिक समूह एक्स-अक्ष पर प्रदर्शित होता है। ओपन सर्कल (3) क्वेरी अनुक्रम को इंगित करते हैं, और बंद सर्कल (●) उच्चतम प्रतिशत समानता के साथ टैक्सोनोमिक समूह के भीतर प्रजातियों को इंगित करते हैं। कथानक के भीतर, प्रत्येक बॉक्स के शीर्ष और निचले भाग 75 वें और 25 वें प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करते हैं, मूंछें इंटरक्वार्टाइल रेंज के 1.5 गुना तक फैली होती हैं, और औसत और माध्य मान बॉक्स पर क्षैतिज काली रेखाओं द्वारा दर्शाए जाते हैं। धराशायी रेखा संवेदनशीलता भविष्यवाणियों के लिए कटऑफ को इंगित करती है। संक्षेप: एमओआर = म्यू-ओपिओइड रिसेप्टर; SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आणविक मॉडलिंग और प्रोटीन क्रिस्टलोग्राफी अध्ययनों के विश्लेषण के माध्यम से, एमओआर के बाध्यकारी क्षेत्र में अमीनो एसिड की पहचान की गई थी जो ज्ञात लिगेंड के साथ बातचीत करने की भविष्यवाणी की गई है। यद्यपि ओपिओइड रिसेप्टर्स को अच्छी तरह से बांधने वाले लिगेंड के विविध सेट के परिणामस्वरूप जटिल फार्माकोलॉजी होती है, कुछ सुसंगत लिगैंड-प्रोटीन इंटरैक्शन36,37 देखे जाते हैं। विभिन्न एमओआर क्रिस्टल संरचनाओं के लिए आणविक डॉकिंग के आधार पर, मॉर्फिन और फेंटानिल, उच्च-आत्मीयता एमओआर एगोनिस्ट, डी 147, वाई 148, एम 151, डब्ल्यू 293, आई 296, एच 2 9 7, वी 300, आई 322, और वाई 32636,38 के साथ बातचीत करते हैं। अवशेष डी 147, वाई 148, एम 151, और एच 2 9 7 भी मॉर्फिन एगोनिस्ट बीयू 72 से बंधे एमओआर की क्रिस्टल संरचनाओं में फंसे हुए हैं, जबकि डी 147, एम 151, एच 2 9 7, और वाई 326 अपरिवर्तनीय मॉर्फिन विरोधी β-फनाल्ट्रेक्सामाइन37 से जुड़ने में भी महत्वपूर्ण हैं। साक्ष्य की इन पंक्तियों को ध्यान में रखते हुए, मानव एमओआर को टेम्पलेट अनुक्रम के रूप में उपयोग करके और आंशिक, अनुमानित, काल्पनिक और निम्न-गुणवत्ता वाले अनुक्रमों को छोड़कर स्तर 3 मूल्यांकन के लिए नौ अवशेषों (डी 147, वाई 148, एम 151, डब्ल्यू 293, आई 296, एच 2 9 7, वी 300, आई 322, वाई 326) का चयन किया गया था। महत्वपूर्ण रूप से, साहित्य में रिपोर्ट किए गए अमीनो एसिड पदों में एनसीबीआई प्रोटीन परिग्रहण के सापेक्ष 64-एमिनो-एसिड खंड शामिल नहीं है और इस कारण से, स्तर 3 में पदों को उन लोगों का प्रतिनिधित्व करने के लिए चुना गया था जो सही संरेखण अनुक्रमों के लिए टेम्पलेट अनुक्रम के साथ संरेखित थे।

मानव एमओआर के स्तर 3 विश्लेषण में, कशेरुक प्रजातियों (स्तनधारियों, पक्षियों, उभयचरों, सरीसृपों और मछली) में 284 प्रजातियों का मूल्यांकन किया गया था। मूल्यांकन की गई सभी प्रजातियों में, नौ अमीनो एसिड या तो कुल मिलान थे या साइड-चेन वर्गीकरण और आणविक भार के आधार पर आंशिक मेल खाते थे; नतीजतन, मूल्यांकन की गई सभी प्रजातियों के परिणामस्वरूप हां (तालिका 3 और पूरक फ़ाइल 1) के लिए "वाई" की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी हुई। चूंकि ये अमीनो एसिड मजबूत एमओआर एगोनिस्ट और मजबूत विरोधी दोनों के बंधन में महत्वपूर्ण हैं, इन आंकड़ों से पता चलता है कि मानव μ ओपिओइड रिसेप्टर्स को लक्षित करने वाले ओपिओइड यौगिक कशेरुक प्रजातियों में रिसेप्टर्स के साथ समान रूप से बातचीत कर सकते हैं। यद्यपि ओपियोइड यौगिकों के लिए इकोटॉक्स नॉलेजबेस के भीतर आज तक बहुत कम अनुभवजन्य डेटा उपलब्ध है, कई अध्ययनों से पता चलता है कि मछली अतिसंवेदनशील 31,32,33 हैं। कुल मिलाकर, सेकापास के परिणाम प्रजातियों में एमओआर-मॉड्यूलेटिंग रसायनों के व्यापक पर्यावरणीय प्रभावों की क्षमता की ओर इशारा करते हैं, यह दर्शाता है कि अधिक शोध और शायद निगरानी मूल्यवान हो सकती है। सभी विश्लेषणों के लिए डेटा पूरक फ़ाइल 1 में उपलब्ध हैं।

तालिका 3: μ ओपिओइड रिसेप्टर के लिए रासायनिक बंधन के लिए महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेषों के संरक्षण का सेकापास स्तर 3 विश्लेषण। सारांश तालिका सभी टैक्सोनोमिक समूहों में उपलब्ध अनुक्रम डेटा के साथ प्रजातियों की संख्या को प्रदर्शित करती है, प्रजातियों की संख्या समान रूप से अतिसंवेदनशील (वाई) होने की भविष्यवाणी की जाती है, और प्रजातियों की संख्या समान रूप से अतिसंवेदनशील नहीं होने की भविष्यवाणी की जाती है, साथ ही साथ पूर्ण, आंशिक और गैर-मिलान अमीनो एसिड भी। संक्षिप्त नाम: SeqAPASS = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक तालिका एस 1: मानव ट्रांसथायरेटिन प्रोटीन को बांधने के लिए ज्ञात रुचि के चार रसायनों के लिए उपलब्ध इकोटॉक्स डेटा वाली प्रजातियां। प्रत्येक रसायन के लिए उपलब्ध डेटा को स्तर 1, 2 और 3 में समान संवेदनशीलता की सेकापास भविष्यवाणियों के साथ संरेखित किया गया है। मानव ट्रांसथायरेटिन अनुक्रम के सापेक्ष सभी सेकापास भविष्यवाणियां। संक्षेप: सेकापास = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; डीईएस = डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल; पीएफएचएक्सए = परफ्लोरोहेक्सानोइक एसिड; पीएफओएस = परफ्लोरोऑक्टेन सल्फोनिक एसिड; टीबीबीपीए = टेट्राब्रोमोबिसफेनॉल ए कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

पूरक तालिका एस 2: मानव ट्रांसथायरेटिन प्रोटीन को बांधने के लिए जाने जाने वाले चुनिंदा रसायनों के लिए सेकापास और इकोटॉक्स मूल्यांकन में उपलब्ध डेटा के साथ प्रजातियों की कुल संख्या। सेकापास कई प्रजातियों में प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए साधन प्रदान करता है जिसके लिए अनुभवजन्य विषाक्तता डेटा अनुपलब्ध है। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक फ़ाइल 1: सभी प्रतिनिधि परिणामों के लिए SeqAPASS और ECOTOX डेटा। फ़ाइल में टीओसी के बाद निम्नलिखित डेटा शीट शामिल हैं: टैब 1-एचटीटीआर सेक्यूएपास परिणाम स्तर 1, टैब 2-एचटीटीआर सेकापास परिणाम स्तर 2, टैब 3-एचटीटीआर सेकापास परिणाम स्तर 3, टैब 4-ईकोटॉक्स डेटा फॉर डीईएस, टैब 5-पीएफओएस के लिए इकोटॉक्स डेटा, पीएफएचएक्सए के लिए टैब 6-इकोटॉक्स डेटा, टीबीबीपीए के लिए टैब 7-इकोटॉक्स डेटा, टैब 8-इकोटॉक्स ग्रुप मीन कैलकुलेशन, टैब 9-SeqAPASS EcoTox डेटा तुलना, टैब 10-hMOR SeqAPASS परिणाम स्तर 1, टैब 11-hMOR SeqAPASS परिणाम स्तर 2, और टैब 12-μ-hMOR SeqAPASS परिणाम स्तर 3. संक्षेप: सेकापास = प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण; टीओसी = सामग्री तालिका; एचटीटीआर = मानव ट्रांसथायरेटिन; ECOTOX = इकोटॉक्सिकोलॉजी नॉलेजबेस; डीईएस = डायथाइलस्टिलबेस्ट्रोल; पीएफओएस = परफ्लोरोऑक्टेन सल्फोनिक एसिड; पीएफएचएक्सए = परफ्लोरोहेक्सानोइक एसिड; टीबीबीपीए = टेट्राब्रोमोबिसफेनॉल ए; एचएमओआर = मानव म्यू-ओपिओइड रिसेप्टर। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

व्यापक मान्यता है कि जीवित जीवों की जीनोमिक, फेनोटाइपिक, शारीरिक और व्यवहारिक विविधता को पकड़ने के लिए पर्याप्त प्रजातियों का अनुभवपूर्वक परीक्षण करना संभव नहीं है जो विषाक्त रुचि के रसायनों के संपर्क में आ सकते हैं। सेकापास का लक्ष्य आणविक स्तर की तुलना के माध्यम से सैकड़ों या हजारों अन्य प्रजातियों के लिए परीक्षण किए गए जीवों से रासायनिक विषाक्तता डेटा / ज्ञान के बहिर्वेशन में सहायता और सूचित करने के लिए मौजूदा और लगातार विस्तारित प्रोटीन अनुक्रम और संरचनात्मक डेटा के उपयोग को अधिकतम करना है। सेकापास टूल को एक सुव्यवस्थित और तेजी से विश्लेषण के माध्यम से वैज्ञानिकों, जोखिम मूल्यांकनकर्ताओं और नियामकों के लिए प्रोटीन अनुक्रम तुलना की जटिलता को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जिसमें पारदर्शी रूप से उत्पन्न और डाउनलोड करने योग्य सारांश तालिकाएं, इंटरैक्टिव डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और खतरे में और लुप्तप्राय प्रजातियों की आसान पहचान, साथ ही सामान्य मॉडल जीव शामिल हैं। प्राथमिक अमीनो एसिड अनुक्रम समानता, कार्यात्मक डोमेन संरक्षण और रासायनिक-प्रोटीन और प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन में शामिल महत्वपूर्ण अमीनो एसिड के मूल्यांकन के लिए सेकापास स्तर 1, 2 और 3 चलाने के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन यहां किया गया है। सेकापास विश्लेषण के प्रत्येक स्तर से एकत्र किए गए साक्ष्य की रेखाएं प्रजातियों में रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करती हैं, जो सुसंगत और आसानी से व्याख्या योग्य डेटा प्रदान करती हैं। आज तक, इस उपकरण का उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया गया है,जिसमें रसायनों की पहचान शामिल है जो कुछ रिसेप्टर्स को बांधते हैं और स्तनधारी प्रणालियों के साथ कशेरुक पारिस्थितिक रिसेप्टर्स के लिए रीड-ओवर क्षमता का आकलन करते हैं। इसके अतिरिक्त, थायराइड हार्मोन वितरण प्रोटीन, टीटीआर और एमओआर पर केंद्रित दो केस स्टडीज को वी 6 के माध्यम से सेकापास वी 2 की नई विशेषताओं और कार्यक्षमता को प्रदर्शित करने के लिए यहां वर्णित किया गया है।

किसी भी कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण के साथ, सेकापास उपकरण के भीतर प्रजातियों की संवेदनशीलता की भविष्यवाणियां उत्पन्न करने की क्षमता उचित मापदंडों 8,9,13 के इनपुट पर अत्यधिक निर्भर है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि, विश्लेषण करने से पहले, इच्छित लक्ष्य के लिए मौजूदा डेटा और साहित्य का सर्वेक्षण करने के लिए एक समस्या निर्माण कदम आयोजित किया जाता है। प्रोटीन लक्ष्य के ज्ञान के साथ एक विश्लेषण शुरू करने से उपयोगकर्ता को उपयुक्त प्रोटीन परिग्रहण संख्या और उच्च गुणवत्ता वाले अनुक्रमों की पहचान करने की अनुमति मिलती है। इसी तरह, एक संवेदनशील या लक्षित प्रजाति या परख या एओपी विकास में उपयोग किए जाने वाले मॉडल जीवों का ज्ञान एक उपयुक्त क्वेरी प्रजातियों का चयन सुनिश्चित करता है जिसके लिए अन्य सभी प्रजातियों की तुलना की जाती है। स्तर 2 के लिए कार्यात्मक डोमेन और स्तर 3 के लिए महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अवशेषों का चयन करना भी महत्वपूर्ण कदम हैं जिनके लिए उपयोगकर्ता को भविष्यवाणियां उत्पन्न करने के लिए उपयुक्त इनपुट मापदंडों की पहचान करने की आवश्यकता होती है। रासायनिक-प्रोटीन इंटरैक्शन के पहले से मौजूद ज्ञान की इस आवश्यकता के कारण, सेकापास टूल के हालिया संस्करण रिलीज़ उपयोगकर्ता के अनुकूल संसाधनों को एकीकृत करते हैं जो उपयोगकर्ताओं को क्वेरी की शुरुआत के लिए प्रासंगिक जानकारी के लिए मार्गदर्शन करने में मदद करते हैं (उदाहरण के लिए, अन्य उपकरणों के लिंक) (तालिका 2 और चित्रा 2)। इसके अतिरिक्त, पॉप-अप सूचना संदेश और अलर्ट को विश्लेषण के माध्यम से उपयोगकर्ता का मार्गदर्शन करने और उपयोगकर्ता को हल करने की आवश्यकता वाली किसी भी त्रुटि के बारे में सूचित करने में मदद करने के लिए टूल में एकीकृत किया गया है।

रासायनिक-जैविक इंटरैक्शन की जटिलता सेकापास उपकरण की एक सीमा प्रस्तुत करती है। प्रजातियों में विषाक्तता डेटा का विश्लेषण करते समय, आणविक लक्ष्य का संरक्षण विचार करने के लिए कई कारकों में से एक है। रासायनिक विषाक्तता पर विचार करते समय एक रसायन का सोखना, वितरण, चयापचय और उत्सर्जन (एडीएमई) महत्वपूर्ण है, क्योंकि रसायनों कोइन प्रक्रियाओं द्वारा सक्रिय या डिटॉक्सिफाई किया जा सकता है। अन्य कारक, जैसे कि रासायनिक जोखिम का मार्ग, जीव जीवन-चरण और जीवन इतिहास, और आहार, प्रजातियों में रासायनिक संवेदनशीलता को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभासकते हैं। इस सीमा को संबोधित करने के लिए, रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करते समय सेकापास द्वारा पूछे जाने वाले मुख्य प्रश्न को समझना महत्वपूर्ण है: क्या रसायन के प्रोटीन लक्ष्य पर कार्रवाई करने के लिए किसी अन्य प्रजाति में मौजूद होने की संभावना है? इस प्रश्न को ऑर्थोलॉग उम्मीदवारों की पहचान करके और ज्ञात संवेदनशील या लक्षित प्रजातियों के सापेक्ष प्रजातियों में उस लक्ष्य के संरक्षण पर विचार करके संबोधित किया जाता है। इस जानकारी का उपयोग क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन के लिए साक्ष्य की एक पंक्ति के रूप में किया जा सकता है और रासायनिक तनावों के लिए प्रजातियों की संवेदनशीलता को बेहतर ढंग से समझने के लिए अन्य साक्ष्य धाराओं (जैसे, जोखिम की क्षमता) में एकीकृत किया जा सकता है। SeqAPASS के अपडेट ने बाहरी उपकरणों के एकीकृत लिंक को शामिल किया है, जिसमें यूएस ईपीए इकोटॉक्स नॉलेजबेस43 और यूएस फिश एंड वाइल्डलाइफ सर्विस एनवायरनमेंटल कंजर्वेशन ऑनलाइन सिस्टम (ईसीओएस) 44 शामिल हैं। इन डेटाबेस से कनेक्शन SeqAPASS उपयोगकर्ताओं को अनुक्रम-आधारित भविष्यवाणियों की तुलना के लिए अनुभवजन्य रासायनिक विषाक्तता डेटा तक आसान पहुंच प्रदान करता है और उन प्रजातियों की पहचान करने का एक साधन है जिनके पास संरक्षित स्थिति हो सकती है।

सेकापास उपकरण आंतरिक संवेदनशीलता की कम्प्यूटेशनल भविष्यवाणियों के लिए एक वैज्ञानिक रूप से आधारित मंच प्रदान करता है जो विकासवादी जीव विज्ञान में अवधारणाओं और केस उदाहरणों द्वारा समर्थित हैं जो उपलब्ध अनुभवजन्य परिणामों के लिए भविष्यवाणियों की तुलना करते हैं। इसके अलावा, SeqAPASS एक अच्छी तरह से समर्थित वेब-आधारित मंच पर मुफ्त और सार्वजनिक रूप से उपलब्ध है जो व्यापक रूप से सुलभ है (https://seqapass.epa.gov/seqapass/)। जैसा कि यह उपकरण मौजूदा डेटाबेस से अनुक्रम डेटा और प्रोटीन जानकारी का लाभ उठाता है, प्रजातियों की व्यापक विविधता में रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणी करने की इसकी क्षमता में लगातार सुधार हो रहा है क्योंकि अनुक्रमण प्रौद्योगिकी प्रगति और नई प्रजातियों के जीनोम अनुक्रमित और एनोटेट किए जाते हैं। यद्यपि यह डेटा उपलब्धता के बारे में अलग-अलग फायदे प्रदान करता है, यह एक सीमा भी प्रस्तुत करता है कि सार्वजनिक रूप से उपलब्ध अनुक्रम जानकारी असंगत गुणवत्ता, खराब एनोटेशन और कुछ प्रजातियों के लिए प्रोटीन अनुक्रमों की अपूर्णता के अधीन हो सकती है। हालांकि, यह आशाजनक है कि जैव सूचना विज्ञान में ओमिक्स प्रौद्योगिकियां और विधियां तेजी से आगे बढ़ रही हैं और इसलिए, अनुक्रम क्यूरेशन और गुणवत्ता में समय के साथ सुधार जारी रहने की संभावना है।

SeqAPASS उपकरण का एक प्रमुख लक्ष्य पारदर्शिता है, जो बैकएंड में एकीकृत सभी डेटा स्रोतों और उपकरणों के लिंक के रूप में पहुंच प्रदान करता है। इस तरह की पारदर्शिता उपयोगकर्ता को एनसीबीआई से अनुक्रम या टैक्सोनोमिक जानकारी के मूल स्रोतों तक तेजी से पहुंच की अनुमति देती है। इस उपकरण के लिए प्रयोज्यता का डोमेन एक सार्थक विश्लेषण करने के लिए आवश्यक जानकारी द्वारा परिभाषित किया गया है। चूंकि एक ज्ञात संवेदनशील या लक्षित प्रजातियों में रासायनिक-प्रोटीन या प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन का ज्ञान एक क्वेरी शुरू करने के लिए महत्वपूर्ण तत्व हैं, इसलिए यह स्वीकार किया जाना चाहिए कि इस जानकारी के बिना आयोजित प्रश्न सार्थक नहीं हैं। इसके अतिरिक्त, जिन रसायनों में कई अपरिभाषित जैविक लक्ष्य होते हैं या शक्ति की अलग-अलग डिग्री के साथ विभिन्न लक्ष्यों के साथ बातचीत करते हैं, वे भी अपने वर्तमान रूप में उपकरण की चुनौती और सीमा पेश करते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि, बेहतर जैव सूचना विज्ञान, कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग, और सेल-आधारित, उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग और ट्रांसस्क्रिप्टोमिक्स के साथ, विशिष्ट प्रोटीन के साथ बातचीत के बारे में रासायनिक स्थान की विविधता में अधिक ज्ञान स्पष्ट करना जारी रहेगा। यह उम्मीद की जाती है कि प्रजातियों की विविधता में प्रतिकूल रासायनिक प्रभावों की क्षमता को समझने के सापेक्ष, प्रजातियों के बहिर्वेशन की व्यापक चुनौतियों के लिए सेकापास को लागू करने की क्षमता में सुधार जारी रहेगा।

निष्कर्ष में, सेकापास उपकरण एक सुलभ मंच है जो रासायनिक सुरक्षा मूल्यांकन में क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन की बड़ी चुनौती को संबोधित करने के लिए आणविक जानकारी को आसानी से लागू करता है। यद्यपि यहां हाइलाइट किए गए उदाहरण रासायनिक संवेदनशीलता की भविष्यवाणियां उत्पन्न करने पर केंद्रित हैं, परिणाम जैविक मार्गों के समग्र संरक्षण को समझने में भी सहायता कर सकते हैं। साक्ष्य की विभिन्न लाइनों को एक साथ लाना और कई प्लेटफार्मों और डेटाबेस तक पहुंच की सुविधा प्रदान करना, यह उपकरण रासायनिक परीक्षण और संसाधनों के आवंटन की प्राथमिकता के लिए पारदर्शी मामलों का निर्माण करने में मदद करता है। वैज्ञानिक और जैव सूचना विज्ञान क्षमताओं के निरंतर विकास के साथ, क्रॉस-प्रजाति आकलन के लिए आवश्यक संसाधनों को कम करते हुए अनुसंधान और नियामक समुदायों की जरूरतों को पूरा करने के लिए उपकरण की शक्ति और उपयोगिता बढ़ती रहेगी और सुधार होगा।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

लेखकों ने पांडुलिपि के पहले मसौदे पर टिप्पणी प्रदान करने के लिए डॉ डैनियल एल विलेन्यूव (यूएस ईपीए, सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल टॉक्सिकोलॉजी एंड एक्सपोज़र) और डॉ जॉन ए डोरिंग (पर्यावरण विज्ञान विभाग, लुइसियाना स्टेट यूनिवर्सिटी) को धन्यवाद दिया। इस काम को अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा समर्थित किया गया था। इस पत्र में व्यक्त किए गए विचार लेखकों के हैं और जरूरी नहीं कि अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के विचारों या नीतियों को प्रतिबिंबित करें, न ही व्यापार नामों या वाणिज्यिक उत्पादों का उल्लेख संघीय सरकार द्वारा समर्थन का संकेत देता है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Spreadsheet program N/A N/A Any program that can be used to view and work with csv files (e.g. Microsoft Excel, OpenOffice Calc, Google Docs) can be used to access data export files.
Basic computing setup and internet access N/A N/A SeqAPASS is a free, online tool that can be easily used via an internet connection. No software downloads are required.

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जेनेटिक्स अंक 192 क्रॉस-प्रजाति बहिर्वेशन इकोटॉक्सिकोलॉजी प्रेडिक्टिव टॉक्सिकोलॉजी नई दृष्टिकोण पद्धति ओपिओइड रिसेप्टर ट्रांसथायरेटिन
प्रोटीन संरक्षण के तेजी से मूल्यांकन के लिए प्रजातियों के संवेदनशीलता उपकरण में भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रम संरेखण का प्रदर्शन
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