إنشاء وتطبيق مرجع لتسهيل المناقشة وتصنيف البروتينات في مجموعة متنوعة

يجب أن تعكس اسم البروتين خصائصها وعلاقتها بغيرها من البروتينات. ولسوء الحظ، يتم تعيين أسماء عموما في وقت اكتشاف، ويستمر البحث، قد تغير فهم السياق الأوسع. وهذا يمكن أن يؤدي إلى أسماء متعددة إذا كان بروتين بشكل مستقل وحددت أكثر من مختبر، والتغييرات في التسمية أو في خصائص الفكر أن تكون نهائية عند تعيين الاسم، واسم التفريق لم يعد بما فيه الكفاية البروتين من الآخرين.

ديفينسينس اللافقاريات تقدم مثالاً جيدا للانحطاط في التسمية والتصنيف. أبلغ defensins اللافقارية أول من الحشرات، واقترح اسم “حشرة ديفينسين” استناداً إلى التماثل المتصورة للثدييات ديفينسينس^1،2. ديفينسين الأجل يزال يستخدم، على الرغم من أن من الواضح الآن أن defensins اللافقاريات والثدييات لا نشاطر جد مشترك^3،4. تبعاً للأنواع، قد اللافقاريات “ديفينسين” سيستينيس ستة أو ثمانية (التي تشكل ثلاثة أو أربعة سندات ثنائي كبريتيد) ومجموعة متنوعة من الأنشطة المضادة للميكروبات. إلى تعقيد الوضع، البروتينات مع نفس الخصائص كما تسمى “ديفينسينس،” ليس دائماً defensins مثل كريميسينس التي تم تحديدها مؤخرا من ريماني كاينورهابديتيس⁵. وباﻹضافة إلى ذلك، اللافقاريات ديفينسينس كبيرة من المرجح أن تقحم تتصل بالفقاريات β-ديفينسينس من ديفينسينس اللافقاريات الأخرى⁶. وبالرغم من ذلك، في بعض الأحيان الباحثين الاعتماد على الاسم “ديفينسين” عند تحديد تسلسلات التي ينبغي أن تدرج في تحليل.

كشفت دراسات الهيكلية التشابه بين ديفينسينس الحشرات و السموم العقرب⁷، وإضعاف CS αβ أنشئ فيما بعد كسمة مميزة الهيكلي للحشرات ديفينسينس⁸. إضعاف هذا يعرف العقرب مثل السمية (CS-αβ) فوق عائلة في تصنيف البروتينات الهيكلية (SCOP) قاعدة بيانات⁹، التي تضم حاليا الأسر الخمس: defensins الحشرات والسموم العقرب سلسلة قصيرة والسموم العقرب سلسلة طويلة، 1 مليون جالون يوميا (من الرخوي)، ومصنع ديفينسينس. هذا فوق عائلة مرادف لوصف مؤخرا رابطة الدول المستقلة-ديفينسينس⁴ وفوق عائلة 3.30.30.10 في^10،11قاعدة بيانات ثلاثية الأبعاد قسطرة/الجينات. دراسات من مجموعة متنوعة من الأنواع اللافقارية والنباتات والفطريات وتظهر أن أسماء البروتينات التي تحتوي على إضعاف هذا لا وضوح تتصل بعدد سيستين أو نمط الترابط، ونشاط مضادات الميكروبات، أو التاريخ التطوري¹².

الافتقار إلى الاتساق ومعايير واضحة تجعل من التحدي لتسمية وتصنيف تسلسل المحددة حديثا في هذا فوق عائلة. يشكل عقبة رئيسية أمام مقارنة البروتينات في هذا فوق عائلة هو أن يتم ترقيم سيستينيس فيما يتعلق بكل فردية التسلسل (سيستين الأولى في كل تسلسل C1)، مع عدم وجود طريقة لحساب الدور الهيكلي. وهذا يعني أنه يمكن مقارنة تسلسل فقط مع نفس العدد من سيستينيس. وهناك القليل حفظ تسلسل خلاف سيستينيس تشكيل إضعاف CS αβ، مما يجعل من الصعب التحالفات وتحليلات النشوء والتطور. بوضع نظام ترقيم الذي يعطي الأولوية للسمات الهيكلية، يمكن بسهولة أكثر مقارنة تسلسل فوق عائلة والانحياز. ميزات مصانة، فضلا عن تلك التي تحدد فئات فرعية، يمكن تصور بسرعة، وتسلسل جديد يمكن وضعها بسهولة أكبر في السياق المناسب.

تستخدم هذه الورقة برنامج جدول بيانات (مثل Excel) لتوليد إشارة ترقيم نظام لفوق عائلة CS αβ. ويبين كيف هذا يوضح المقارنات بين متواليات ويطبق على تسلسلات CS-αβ الجديدة المحددة من تارديجراديس. استخدام فوق عائلة αβ CS–على سبيل مثال، كتب في البروتوكول لتوفير التوجيه عند استخدام تسلسل اهتمام؛ ومع ذلك، فليس المقصود على وجه التحديد هذا فوق عائلة أو تسلسلات سيستين الغنية. هذا الأسلوب سيكون على الأرجح الأكثر فائدة لمجموعات من البروتينات التي قد تم بحثها بشكل مستقل في الأنواع المختلفة و/أو لديها القليل من عموما تسلسل التماثل، مع خصائص منفصلة قد لا يسهل التعرف عليه بواسطة برنامج التحليل الجزيئي. يتطلب هذا الأسلوب بعض القرارات مسبقاً فيما يتعلق بالميزات الهامة، حيث أنها ستكون ذات فائدة محدودة إذا تم تحديد لا من السمات الهامة. والهدف الأساسي لإظهار كيف يمكن أن يتحقق تصور بسيط لعلاقات التسلسل. يمكن ثم استخدام هذا لإعلام تسلسل المحاذاة وتحليل، ولكن إذا كانت المحاذاة وتحليل الأهداف الأولية، طريقة باركود سيكون بديل مناسب له قدرة أكبر لأتمتة¹³. الطريقة الحالية لعرض ميزات كل الببتيد في شكل خطي، حيث أنها لن تكون مفيدة للتصور مباشرة من بنية ثلاثية الأبعاد.