Гликоинформатика - Glycoinformatics

Гликоинформатика это область биоинформатика что относится к изучению углеводы участвует в протеине посттрансляционная модификация. Он широко включает (но не ограничивается) база данных, программного обеспечения, и алгоритм разработка для изучения углеводные структуры, гликоконъюгаты, ферментативный углевод синтез и деградация, а также углевод взаимодействия. Традиционное использование этого термина в настоящее время не включает лечение углеводов из более известных питательный аспект.

Вопросы для рассмотрения

Последовательность разветвления информации в арабиноксилан молекула.[1] Углеводная структура выражается в виде последовательности чисел, представляющих ответвления в основной цепи. По мере увеличения сложности цепочки числовое представление углеводов становится более сложным.

Хотя гликозилирование является наиболее распространенной формой модификации белков с очень сложными углеводными структурами, биоинформатика на гликом все еще очень плохо.[2][3]

В отличие от белков и линейных нуклеиновых кислот, углеводы часто разветвлены и чрезвычайно сложны.[4] Например, всего четыре сахара можно соединить вместе, чтобы образовать более 5 миллионов различных типов углеводов.[5] или девять различных сахаров могут быть собраны в 15 миллионов возможных цепочек из четырех сахаров.[6]

Также количество простые сахара которые составляют гликаны больше, чем количество нуклеотиды которые составляют ДНК или РНК. Следовательно, оценка их структур требует больших вычислительных затрат.[7]

Одним из основных ограничений гликоформатики является сложность представления сахаров в виде последовательности, особенно из-за их разветвленной природы.[6] Из-за отсутствия генетической схемы углеводы не имеют «фиксированной» последовательности. Вместо этого последовательность в значительной степени определяется присутствием множества ферментов, их кинетические различия и вариации в биосинтетической микросреде клеток. Это увеличивает сложность анализа и экспериментальную воспроизводимость интересующей углеводной структуры.[8] Именно по этой причине углеводы часто рассматриваются как "малоинформативные" молекулы.

Базы данных

Поддерживать базу данных в актуальном состоянии непросто, учитывая различия в именах, графических представлениях и том, какая информация предоставляется, относящаяся к данной структуре.

Таблица основных глико-баз данных.[9] [10]

База данныхОписаниеURL
GlycomeDB (устарело)Портал для структур гликанов, которые были интегрированы из нескольких основных баз данных, связанных с гликанами.http://www.glycome-db.org
GLYCOSCIENCES.deОдна из самых ранних баз данных данных о структуре гликанов, также включает данные ЯМР и ссылки на литературу.https://web.archive.org/web/20180521104202/http://www.glycosciences.de/
Консорциум функциональной гликомики (CFG)Структуры гликанов, данные о сродстве к связыванию гликанов, данные профилей гликанов из анализа MALDI-TOF, данные о фенотипе мышей с нокаутом и данные экспрессии гликоферментов.http://www.functionalglycomics.org
Японский консорциум по гликобиологии и базе данных гликотехнологии (JCGGDB)Портал комплексных баз данных для основных баз данных, связанных с гликогенами в Японии, включая масс-спектральные данные профилей гликанов, данные массива лектинов, гликопротеинданные, информацию о гликогенах, включая информацию о заболеваниях и т. Д.http://jcggdb.jp
КЕГГ ГЛИКАНСтруктуры гликанов и данные об их путях, включая информацию о гликогенах, организованную KEGGORTHOLOGY.http://www.genome.jp/kegg/glycan/
UniCarbDB(тандемный) данные МС, ВЭЖХ и ЯМР и соответствующие структуры гликанов.http://www.eurocarbdb.org http://www.ebi.ac.uk/eurocarb/home.action[постоянная мертвая ссылка ]
GlyGenПолучает информацию из множества международных источников данных, а также объединяет и согласовывает данные о гликоконъюгатах и ​​углеводах. Веб-портал предоставляет пользователям удобную отправную точку для поиска информации о гликозилировании белков, наличии гликанов, гликозилировании при заболеваниях и т. Д.https://www.glygen.org/
База данных структуры углеводов (CSDB)Собранные структурные, библиографические, таксономические, ЯМР и другие данные об углеводах прокариот, растений и грибов.http://csdb.glycoscience.ru

Рекомендации

  1. ^ Dervilly-Pinel G, et al. (2004). Углеводные полимеры 55: 171–177.
  2. ^ Helenius A, Aebi M (2001) Внутриклеточные функции N-связанных гликанов. Наука 291: 2364–2369
  3. ^ Kikuchi N, et al. (2005). Биоинформатика 21: 1717–1718. http://bioinformatics.oxfordjournals.org/cgi/content/full/21/8/1717
  4. ^ Зеебергер PH (2005). Природа 437: 1239.
  5. ^ Служба РФ (2001). Наука 291: 805-806. http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/291/5505/805a
  6. ^ а б Голубь А (2001). Природная биотехнология 19: 913-917. http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/w3034/LACpapers/bittersweetNatBiot01.pdf В архиве 2010-06-29 на Wayback Machine
  7. ^ фон дер Lieth CW, et al. (2011). EUROCarbDB: платформа открытого доступа для гликоформатики. Гликобиология 21: 4: 493–502
  8. ^ Люттеке Т. (2012). Использование гликоформатики в гликохимии. Beilstein J. Org. Chem. 8: 915–929. DOI: 10.3762 / bjoc.8.104
  9. ^ Аоки-Киношита К.Ф. (2011). Введение в гликоформатику и вычислительные приложения. Beilstein-Institut. (PDF 1,57 МБ)
  10. ^ Егорова К.С., Тукач Ф.В. (2018). Гликоинформатика: соединение изолированных островов в море данных. Angewandte Chemie International Edition 57: 14986-14990 | DOI: 10.1002 / anie.201803576