PeptideCutter Web Aracı ile Proteinlerin Kesim Bölgelerinin Tahmini

PeptideCutter web aracı, proteazların veya çeşitli kimyasalların protein dizisindeki kesim (cleavage) yerlerini tahmin etmeye yardımcı olur. Proteazların kesimi, proteinin belirli bir kısmı üzerinde deney yapmak, proteindeki bölgeleri (domainleri) ayırmak, bir füzyon proteini ifade (eksprese) ederken etiket proteinini çıkarmak veya araştırılan proteinin endojen proteazlara karşı dirençli olduğunu doğrulamak için faydalı olabilir. Analiz yapılırken proteaz ve kimyasallardan oluşan listeden bir veya birkaç reaktif seçilebilir. Sorgu olarak protein dizisi, Swiss-Prot/TrEMBL erişim numarası, ham dizi veya FASTA formatında bir dizi şeklinde, tek harfli amino asit kodunda girilebilir. Bir amino asit koduna karşılık gelmeyen harfler (B, J, O, U, X veya Z) hata mesajına neden olur ve kullanıcının sorguyu düzeltmesi gerekmektedir (1). Sonuçlar için farklı çıktı biçimleri sunulmaktadır. Bu çıktılarda kesim bölgeleri, ya enzim isimlerine göre alfabetik olarak ya da amino asit numarasına göre sıralı şekilde tablo olarak gösterilebilir. Üçüncü bir çıktı seçeneği ise kesim bölgelerinin haritasıdır. Dizinin kendisi ve üzerine işaretlenmiş kesim bölgeleri, kullanıcı tarafından belirlenen blok boyutlarına göre gruplandırılarak kolay bir yazdırma formatı sağlamaktadır.

Örnek uygulamada Hemoglobin Subunit Beta (HBB) proteini PeptideCutter web aracında girdi olarak kullanılacaktır.

1. Adım: Hemoglobin Subunit Beta (HBB) proteinine ait FASTA formatını elde etmek için UniProt veri tabanına gidilir. UniProt’a ulaşmak için https://www.uniprot.org/ sitesi kullanılmaktadır.

Şekil 1. HBB proteini için UniProt veri tabanındaki ön bilgiler.

2. Adım: HBB proteini için Homo sapiens’e ait P68871 kodlu yapıya ait FASTA formatı, UniProt sayfasındaki Download sekmesinden indirilir veya sekmedeki Preview seçeneği ile dosya indirilmeden de önizlenebilir.

Şekil 2. UniProt dosya indirme sayfası.

3. Adım: HBB proteini için elde edilen FASTA dizisi, PeptideCutter web aracına girdi olarak verilir. PeptideCutter web aracına https://web.expasy.org/peptide_cutter/ sitesinden ulaşılabilir.

Şekil 3. PeptideCutter web aracının ana sayfası.

4. Adım: FASTA dizisi girdi kısmına eklendikten sonra istenirse tüm kesim enzimleri, istenirse listeden spesifik bir kesim enzimi seçilerek analiz gerçekleştirilebilir. Aşağıdaki şekilde HBB’ye ait FASTA dizisi girilmiş ve analiz için tüm kesim enzimleri seçilmiştir (Şekil 4.). Diğer ayarlar ise varsayılan şekilde bırakılabilir veya isteğe göre ayarlanabilir.

Şekil 4. PeptideCutter web aracının girdi (input) sayfası.

5. Adım: Bu işlemlerin ardından sayfanın en altındaki Perform seçeneğinden analiz başlatılır. Kısa süren bir işlem olduğu için aynı ekranda sonuçlar da verilmektedir. Sonuçları hem tablo hem de dizi üzerinden harita ile görmek mümkündür.

Şekil 5. PeptideCutter web aracının sonuç sayfası.

6. Adım: Sonuçlar incelendiğinde HBB proteini için 20 farklı kesim enziminin ve kimyasalın görev aldığı ve bu enzimlerin HBB proteinini hangi pozisyonlardan kestiği görülmektedir. Örneğin tripsin enziminin, HBB proteini üzerindeki 9, 18, 31, 41, 60, 62, 66, 67, 83, 96, 105, 121, 133 ve 145. pozisyondaki amino asitlerde kesim bölgesi olduğunu belirlenmiştir (Şekil 5.). Bunların yanı sıra 17 kesim enziminin ise HBB proteini üzerinde kesim bölgesinin bulunmadığı görülmektedir (Şekil 6.).

Şekil 6. HBB proteini üzerinde kesim bölgesi bulunmayan enzimler.

7. Adım: Kesim enzimlerinin, HBB proteinine ait dizi üzerinde hangi bölgelerden kesim yapacağı harita olarak da görülebilmektedir.

Şekil 7. HBB proteinine ait dizi (121. ve 147. amino asitler arası) üzerindeki kesim bölgelerinin haritalandırılması.

PeptideCutter web aracı, protein dizilerinde proteaz kesim bölgelerini hızlı ve doğru bir şekilde analiz etmek için güçlü bir araçtır. Araç, kullanıcıların hem veri tabanından hem de manuel olarak girilen protein dizileri üzerinde çalışmasına olanak tanımakta ve farklı proteaz veya kimyasal seçeneklerle kapsamlı sonuçlar sunmaktadır. Kesim bölgelerinin tablo veya harita şeklinde görselleştirilmesi, analiz sonuçlarını anlamayı kolaylaştırmaktadır. Özellikle protein yapısı ve fonksiyonu üzerine deneysel çalışmalar yapan araştırmacılar için PeptideCutter web aracı, etkili bir planlama ve değerlendirme süreci sağlamaktadır.

Referanslar

1. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. (2005). Protein Identification and Analysis Tools on the Expasy Server; (In) John M. Walker (ed): The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press.