来自佐治亚理工学院的研究人员开发了一种信息学工具，该工具使用蛋白质修饰和三维结构数据来预测和排名生物学意义上的翻译后修饰(vwin德赢ac米兰合作PTM)热点。
GT生物学院的助理教授、SAPH-ire的开发者之一马修·托雷斯(Matthew Torres)在一份声明中解释说，所谓的PTM热点结构分析(SAPH-ire)是根据相关蛋白质部分从细胞中被发现处于化学修饰状态的次数来预测热点的。他进一步将其描述为一种发现工具，“将导致对蛋白质在细胞中如何连接的新理解”。研究人员表示，深入了解这些联系有助于加快寻找新的药物靶点，并帮助研究人员更好地理解导致疾病的遗传机制。
托雷斯和他的同事发表了一篇论文分子和细胞蛋白质组学本月早些时候，该研究详细描述了SAPH-ire，并使用来自多个模式生物的几个G蛋白家族的数据进行了概念验证测试。他们在论文中将SAPH-ire描述为“一种集成了实验PTM观察、序列守恒、蛋白质结构和相互作用数据的定量排名方法”，根据PTM热点“对不同蛋白质家族生物功能的影响潜力”对其进行评分和排名。
根据开发人员的说法，SAPH-ire有助于弥合PTM检测和功能分析之间的差距。质谱技术的发展——特别是液相色谱-质谱法——已经导致细胞中发生的已知vwin德赢ac米兰合作生化修饰的数量和类型呈指数级增长。全球各地的实验室也收集了大量关于不同蛋白质家族的修饰位点的元数据，以及这些修饰对蛋白质功能的影响。与此同时，技术的进步也增加了通过实验确定的3D蛋白质结构的数量，这些结构现在可以通过数据库等公开获取蛋白质数据库．
Torres告诉GenomeWeb，这些数据集为丰富的蛋白质行为研究提供了素材，以及蛋白质修饰剂如何改变3D结构和影响功能，而这些在十年前是不可能实现的，或者只能在有限的环境中实现。然而，他说，生成数据的能力远远超过了研究界了解PTMs正在做什么的能力，包括它们如何改变蛋白质结构，以及这种改变是否会引发下游影响。
SAPH-ire利用来自实验验证的蛋白质修饰和3D蛋白质结构的数据，这些数据是从蛋白质数据库等公共资源中挑选出来的，以优先考虑重要的热点，这些热点是具有PTMs的蛋白质序列的一部分，在同一蛋白质家族的多个成员的序列中重复出现在同一位置。它的工作原理是将输入的PTM热点投影到3D蛋白质结构上，这使得整个家族特定的PTM可以在任何具有代表性的家族蛋白质结构上可视化。一旦投射到那里，SAPH-ire就会整合来自每个热点的多个定量特征，以创建所谓的PTM“功能潜力评分”，它使用加权标准对具有重要生物功能的潜力从高到低的热点进行排名——分数越高，热点越有可能是重要的。
Torres说，修饰在蛋白质家族成员中出现的次数，或观察频率，是用于分级热点的一个指标，但SAPH-ire还计算了热点序列中改变的氨基酸实际上与该位点上发生的pms兼容的次数，例如磷酰基的添加。
在热点区观察到ptm友好的变化越频繁，这种修饰就越有可能对蛋白质功能至关重要。SAPH-ire还会考虑热点是否暴露在结构表面，或者是否埋在褶皱中更深的地方，并对具有更大表面可及性的残基给予更高的分数，因为这些残基更有可能受到细胞的调节。它还观察热点是否发生在蛋白质界面上——蛋白质与细胞中其他蛋白质相互作用的部分——因为这些也可能影响生物功能。
一般来说，目前的技术水平是单独使用上述方法之一来试图确定重要的热点，Torres说。他说:“这篇论文首次证明，整合多个因素……实际上在区分具有已知功能的PTM热点方面做得非常好。”“这就是我们希望推动该领域向前发展的地方。”
在这项研究中，研究人员从12个公共数据库中收集了8个独特的G蛋白家族，建立了一个PTM数据数据库。其中包括一种叫做异三聚体G蛋白它们在向细胞传递有关环境的信号，并使它们对激素、神经递质等的存在做出反应方面发挥着重要作用。
由于其治疗相关性，异三聚体G蛋白已经得到了很好的研究，有很多关于其3D结构的公开信息，以及它们激活的精确机制，以及它们用来激活其他蛋白质的机制，据托雷斯说，他自己也花了时间研究这些蛋白质。他说，现有知识的广度使这个家族成为测试SAPH-ire的理想试验台;然而，该方法可用于任何具有可用PTM和结构数据的蛋白质家族。
在测试中，研究人员确定了1728个经过实验验证的PTMs，他们用来识别451个独特的热点，其中51个具有生物学功能。然后，他们使用SAPH-ire分析热点，看看该方法是否可以定量预测具有生物学意义的热点。他们报告说，与其他排名方法相比，他们的方法“提高了PTM热点的优先级排名”。
除了对已知的热点地区进行排名，SAPH-ire还对以前不知道具有生物学意义的热点地区给予了高分。对其中一个热点的进一步探索导致了在异三聚体G蛋白家族中的一个细胞信号中发现了一种新的调节元件，据Torres说，这种调节元件在很大程度上被忽视了，“因为从纯结构的角度来看，它非常不起眼。”
为了验证硅晶预测，研究人员转向酵母细胞，并进行了多项实验，以评估生物刺激对热点的影响以及氨基酸序列突变对该位点的影响。他们的实验证实了SAPH-ire的预测，表明不仅热点会因刺激而改变，而且氨基酸序列的突变也会对细胞中蛋白质的稳定性产生影响。
下一步，托雷斯和同事们希望与其他科学家合作，在他们研究的蛋白质家族上试验SAPH-ire。Torres说，GT的研究人员并没有让研究人员可以运行SAPH-ire，而是计划提供一个结果数据库，供其他蛋白质科学家查询，以帮助他们识别PTM热点并确定优先级。他说，该团队已经在内部使用该工具分析了除异三聚体G蛋白外的其他蛋白质家族中的PTM热点，并将通过数据库提供所有信息。“我认为我们才刚刚开始理解这能告诉我们什么。”
Torres说，开发人员还希望与销售解释方案的商业软件供应商建立联系，以解释质谱数据。目前，这些工具提供了大量关于PTM位置及其在细胞通路中的参与的信息，但几乎没有关于热点和蛋白质结构的信息，他告诉基因组网。他设想与这些供应商合作，将SAPH-ire的预测和结果应用到他们的系统中。