Создание и применение ссылку для облегчения обсуждения и классификации белков в различные группы
Summary
Цель настоящего Протокола заключается в разработке ссылку для различных белков в группе, которой недостает согласованных критериев для классификации и номенклатуры. Эта ссылка будет способствовать анализа и обсуждения в группе в целом и может использоваться в дополнение к установленным имена.
Abstract
Похожие белки, которые были изучены в разных лабораториях с использованием различных организмов может отсутствие единой системы номенклатура и классификация, что делает его трудным для обсуждения группы в целом и поставить новые последовательности в соответствующий контекст. Разработка ссылку, приоритеты важную последовательность функций связанных с структурой и/или активности может использоваться в дополнение к установленным имена для добавления некоторых когерентности в группу различных белков. Этот документ использует надсемейства хвоща стабилизированный альфа спираль (CS-αβ) в качестве примера показать как ссылку в таблице программного обеспечения можно уточнить взаимоотношения между существующими белки суперсемейства, а также облегчить добавление новых последовательности. Он также показывает, как ссылка может помочь уточнить выравниваний последовательности в часто используемых программного обеспечения, которое влияет на действительность филогенетических анализов. Использование ссылки, вероятно, будет наиболее полезным для групп белков, которые включают в себя весьма различные последовательности от широкого спектра таксонов, с функциями, которые должным образом не захвачен молекулярного анализа.
Introduction
Белок название должно отражать характеристики и отношения с другими белками. К сожалению имена обычно назначаются во время обнаружения и, по мере исследования, понимание более широкого контекста может измениться. Это может привести к несколько имен, если белок самостоятельно был идентифицирован по более чем одной лаборатории, изменения в номенклатуре или характеристики, считается окончательным, назначая имя и на имя дифференцировать больше не достаточно белка от других.
Беспозвоночных дефензинов обеспечивают хороший пример дегенерации в номенклатуры и классификации. Первый беспозвоночных дефензинов поступили от насекомых, и название «насекомое дефенсина» было предложено основаны на предполагаемых гомологии млекопитающих дефензинов1,2. Дефенсина термин используется до сих пор, несмотря на то, что это теперь ясно, что беспозвоночных и млекопитающих дефензинов не разделяют общий предок3,4. В зависимости от вида беспозвоночных «дефенсина» могут иметь шесть или восемь которым (которые формируют три или четыре дисульфидными облигаций) и целый ряд антимикробной мероприятий. Чтобы осложнить ситуацию, белки с теми же характеристиками как дефензинов не всегда называют «дефензинов,» например, недавно выявленных cremycins от Caenorhabditis remanei5. Кроме того беспозвоночных большой дефензинов чаще эволюционно связаны с позвоночных β-дефензинов чем других беспозвоночных дефензинов6. Несмотря на это исследователи иногда полагаться на имя «дефенсина», при определении, какие последовательности должны быть включены в анализ.
Структурные исследования показали сходство между насекомых дефензинов и Скорпион токсинов7, и CS-αβ раза впоследствии был создан как структурное характерной насекомых дефензинов8. Этот раз определяет надсемейства (CS-αβ) токсин как Скорпион в классификации структурных белков (ГКНП) базы данных9, который в настоящее время включает в себя пять семей: насекомых дефензинов, короткоцепные Скорпион токсинов, длинноцепочечных Скорпион токсинов, МГД-1 (от моллюсков) и завод дефензинов. Этот надсемейства ассоциируется с недавно описан СНГ дефензинов4 и надсемейства 3.30.30.10 Кэт/ген 3D базы данных10,11. Исследования из целого ряда таксона беспозвоночных, растений и грибов показать, что имена белков, которые содержат этот раз хвоща номер или шаблон склеивание, антимикробной активности или эволюционной истории12четко не связаны.
Отсутствие последовательности и четких критериев сделать это сложно назвать и классифицировать недавно выявленные последовательности в этом надсемейства. Основным препятствием для сравнения белков в этом надсемейства — что которым нумеруются в отношении каждой индивидуальной последовательности (первый цистеина в каждой последовательности-C1), с никоим образом с учетом структурной роли. Это означает, что только последовательности с тем же числом, по которым можно сравнить. Существует мало сохранения последовательности помимо которым, образуя CS-αβ раза, что затрудняет рядов и филогенетический анализ. Путем разработки системы нумерации, которая определяет приоритеты структурные особенности, надсемейства последовательности может быть более легко по сравнению и выровнены. Сохранение функций, а также определения подгруппы, могут быть визуализированы быстро, и новой последовательности могут быть более легко помещены в соответствующий контекст.
Этот документ использует программное обеспечение электронной таблицы (например, Excel) для создания ссылка номерной системе для CS-αβ надсемейства. Он показывает, как это разъясняется сравнений между последовательностями и применяет его к новой последовательности CS-αβ определены от тихоходок. CS-αβ надсемейства используя в качестве примера, протокол был написан для обеспечения руководства при использовании последовательности интерес; Однако он не предназначен конкретно для этого надсемейства или хвоща богатых последовательностей. Этот метод, вероятно, будет наиболее полезным для групп белков, которые исследовали независимо в различных таксонов и/или имеют мало общего гомологии последовательности, с дискретной характеристиками, которые не могут быть легко признаны молекулярный анализ программного обеспечения. Этот метод требует некоторых априорных решения относительно важных особенностей, поэтому он будет иметь ограниченную полезность если не важные функции были определены. Основная цель заключается в том, чтобы показать, как простой визуализации последовательности отношений может быть достигнуто. Это может затем использоваться для информирования выравнивание последовательностей и анализа, но если выравнивание и анализ являются основными целями, штрих-код метода будет подходящей альтернативой, которая имеет больше возможностей для автоматизации13. Текущий метод отображает особенности каждого пептида в линейной форме, поэтому он не будет полезным для прямой визуализации 3D структуры.
Protocol
Representative Results
Discussion
Критерии для именования белка в группе должно быть ясно, но это не всегда так. Последовательности, которые имеют CS-αβ складывать были изучены в многих лабораториях с использованием различных организмов, в результате в различных системах номенклатуры, а также различные уровни квалифика…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Текущие tardigrade антимикробного пептида исследований поддерживается интрамуральных финансирование от среднего запада университета Управление по исследованиям и поддержке программ (ORSP). ORSP имел никакой роли в дизайн исследования, сбор данных, анализ, интерпретация или подготовка рукописи.
Materials
| BLAST webpage | https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi | ||
| EditSeq (Lasergene suite) | DNASTAR | https://www.dnastar.com/t-allproducts.aspx | |
| Excel 2013 | Microsoft | ||
| FigTree | http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/ | ||
| MEGA | www.megasoftware.net | ||
| MrBayes | http://mrbayes.sourceforge.net/ | ||
| SCOP database | http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/ |
References
- Matsuyama, K., Natori, S. Purification of Three Antibacterial Proteins from the Culture Medium of NIH-Sape-4, an Embryonic Cell Line of Sarcophaga peregrina. J Biol Chem. 263 (32), 17112-17116 (1988).
- Lambert, J., et al. Insect immunity: Isolation from immune blood of the dipteran Phormia terranovae. of two insect antibacterial peptides with sequence homology to rabbit lung macrophage bactericidal peptides. PNAS. 86 (262-266), (1989).
- Dimarcq, J. -. L., Bulet, P., Hetru, C., Hoffmann, J. Cysteine-rich antimicrobial peptides in invertebrates. Biopolymers. 47, 465-477 (1998).
- Shafee, T. M. A., Lay, F. T., Hulett, M. D., Anderson, M. A. The Defensins Consist of Two Independent, Convergent Protein Superfamilies. Mol Biol Evol. 33 (9), 2345-2356 (2016).
- Zhu, S., Gao, B. Nematode-derived drosomycin-type antifungal peptdies provide evidence for plant-to-ecdysozoan horizontal transfer of a disease resistance gene. Nat Commun. 5, (2014).
- Zhu, S., Gao, B. Evolutionary origin of b-defensins. Dev. Comp. Immunol. 39, 79-84 (2013).
- Bonmatin, J. -. M., et al. Two-dimensional 1H NMR study of recombinant insect defensin A in water: Resonance assignments, secondary structure and global folding. J Biomol NMR. 2 (3), 235-256 (1992).
- Cornet, B., et al. Refined three-dimensional solution structure of insect defensin A. Structure. 3 (5), 435-448 (1995).
- Murzin, A. G., Brenner, S. E., Hubbard, T., Chothia, C. SCOP: a structural classification of proteins database for the investigations of sequences and structures. J Mol Biol. 247, 536-540 (1995).
- Sillitoe, I., et al. CATH: comprehensive structural and functional annotations for genome sequences. Nucleic Acids Res. 43, 376-381 (2015).
- Lam, S. D., et al. Gene3D: expanding the utility of domain assignments. Nucleic Acids Res. 44, 404-409 (2016).
- Tarr, D. E. K. Establishing a reference array for the CS-ab superfamily of defensive peptides. BMC Res Notes. 9, 490 (2016).
- Shafee, T. M. A., Robinson, A. J., van der Weerden, N., Anderson, M. A. Structural homology guided alignment of cysteine rich proteins. SpringerPlus. 5 (27), (2016).
- Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., Lipman, D. J. Basic Local Alignment Search Tool. J Mol Biol. 215 (3), 403-410 (1990).
- Duckert, P., Brunak, S., Blom, N. Prediction of proprotein convertase cleavage sites. Protein Eng Des Sel. 17 (1), 107-112 (2004).
- Petersen, T. N., Brunak, S., von Heijne, G., Nielsen, H. SignalP 4.0:discriminating signal peptides from transmembrane regions. Nat Methods. 8, 785-786 (2011).
- Kobayashi, Y., et al. The cysteine-stabilized a-helix: A common structural motif of ion-channel blocking neurotoxic peptides. Biopolymers. 31, 1213-1220 (1991).
- Gao, B., del Carmen Rodriguez, M., Lanz-Mendoza, H., Zhu, S. AdDLP, a bacterial defensin-like peptide, exhibits anti-Plasmodium. activity. Biochem Biophys Res Commun. 387, 393-398 (2009).
- Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis. Mol Biol Evol. 30 (12), 2725-2729 (2013).
- Edgar, R. C. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Res. 32 (5), 1792-1797 (2004).
- Ronquist, F., Huelsenbeck, J. P. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models. Bioinformatics. 19 (12), 1572-1574 (2003).
- Altschul, S. F., et al. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. 25 (17), 3389-3402 (1997).
- Zhang, Z., et al. Protein sequence similarity searches using patterns as seeds. Nucleic Acids Res. 26 (17), 3986-3990 (1998).
