Oprogramowanie PAUSE zostało opracowane jako nowe narzędzie do badania kontroli translacji kontroli nad ukierunkowaniem białek. Umożliwia to korelację pozycji klastrów rzadkich kodonów w genie, które mogą powodować wstrzymanie translacji, z pozycją hydrofobowych odcinków w zakodowanym białku, które zgodnie z przewidywaniami rozpościera się na błonie lub działa jako rozszczepialny sygnał do ukierunkowania na szlak wydzielniczy. szlaku wydzielniczego. Co więcej, oprogramowanie to gromadzi te korelacje w całych zestawach genów. genów. Oprogramowanie PAUSE zostało tutaj opisane, a jego użycie zilustrowano na przykładzie zestawu białek błonowych grzyba Emericella nidulans. Preferencyjne odległości około 45 kodonów i około 70 kodonów między domniemanymi domenami domenami transmembranowymi i przewidywanymi przerwami translacyjnymi. Biorąc pod uwagę że około 30 reszt jest wymaganych, aby objąć dużą podjednostkę rybosomalną, przewidywane przerwy wystąpiłyby zatem, gdy domena hydrofobowa zaczyna wystaje z rybosomu ("+45 pauza") lub w pełni wystaje jako spinka do włosów ("+70 pauza"). Zatem te specyficzne przerwy mogą odzwierciedlać kontrolę translacji nad celowaniem w białko błonowe lub wczesnym rozpoznawaniem ("pauza +45") oraz nad wstawianie lub składanie ("pauza +70"). --- MOTYWACJA: Rosnąca liczba dowodów pochodzących z eksperymentalnych i obliczeniowych analiz sugeruje, że rzadkie klastry kodonów są funkcjonalnie ważne dla aktywności białek. aktywności białek. Większość badań nad rzadkimi klastrami kodonów przeprowadzono na ograniczonej liczbie białek lub rodzin białek. ograniczonej liczbie białek lub rodzin białek. W niniejszym badaniu przedstawiamy program Sherlocc i sposób, w jaki można go wykorzystać do analizy rodzin białek na dużą skalę. analizy ewolucyjnie konserwowanych rzadkich klastrów kodonów i ich związku z funkcją i strukturą białek. funkcją i strukturą białka. Ta analiza na dużą skalę została przeprowadzona przy użyciu całej bazy danych Pfam obejmującej ponad 70% znanego uniwersum sekwencji białek. wszechświata. Nasz program Sherlocc wykrywa statystycznie istotne klastry rzadkich klastry rzadkich kodonów i generuje przyjazne dla użytkownika wyniki w formacie HTML. WYNIKI: Statystycznie istotne klastry rzadkich kodonów zostały wykryte w wielu rodzinach białek Pfam. wielu rodzinach białek Pfam. Najbardziej istotne statystycznie klastry klastry kodonów rzadkich zostały zidentyfikowane głównie w N-końcowych rodzinach Pfam. Wiele najdłuższych rzadkich klastrów kodonów znajduje się w białkach związanych z błoną, które są wymagane do interakcji z innymi białkami w ramach ich funkcji, na przykład na przykład w celowaniu lub insercji. Zidentyfikowaliśmy kilka przypadków, w których rzadkie klastry kodonów mogą odgrywać regulującą rolę w fałdowaniu katalitycznie ważnych domen. katalitycznie ważnych domen. Nasze wyniki potwierdzają istnienie powszechnej funkcjonalnej roli dla rzadkich klastrów kodonów u różnych gatunków. Wreszcie, opracowaliśmy internetowy interfejs wyszukiwania który zapewnia dostęp do wyników Sherlocc dla wszystkich rodzin Pfam. DOSTĘPNOŚĆ: Program Sherlocc i interfejs wyszukiwania są ogólnodostępne i są dostępne pod adresem http://bcb.med.usherbrooke.ca --- Przedstawiamy LaTcOm, nowe narzędzie internetowe, które oferuje kilka alternatywnych metod dla identyfikacji "rzadkich klastrów kodonów" (RCC) z jednego i prostego graficznego interfejsu użytkownika. graficznego interfejsu użytkownika. W obecnej wersji zaimplementowano trzy schematy wykrywania RCC RCC: niedawno opisany algorytm %MinMax i uproszczone podejście okna przesuwnego, wraz z nową modyfikacją okno, wraz z nowatorską modyfikacją algorytmu czasu liniowego dla do wykrywania maksymalnie punktowanych podciągów dostosowanych do problemu wykrywania RCC. problem. Wśród szeregu parametrów ustawianych przez użytkownika, dostępnych jest kilka skal opartych na kodonach istotnych dla wykrywania RCC, w tym wartości obfitości tRNA z Escherichia coli i kilka tabel użycia kodonów z wybranych genomów. Ponadto na żądanie użytkownika można wykonać przydatne transformacje skali (np. liniowa, sigmoidalna). Użytkownicy mogą wybrać wizualizację pozycji RCC w przesłanych sekwencjach w przesłanych sekwencjach w formie graficznej lub tekstowej do dalszego przetwarzania. dalszego przetwarzania. DOSTĘPNOŚĆ: LaTcOm jest dostępny bezpłatnie online pod adresem URL http://troodos.biol.ucy.ac.cy/latcom.html. --- Większość aminokwasów jest kodowana przez więcej niż jeden kodon. Te synonimiczne kodony nie są nie są używane z jednakową częstotliwością: w każdym organizmie niektóre kodony są używane częściej, podczas gdy inne są częściej, podczas gdy inne są rzadsze. Chociaż sekwencja kodowanego białka jest identyczna, presja selekcyjna faworyzuje bardziej powszechne kodony w celu zwiększenia szybkości i wierności translacji. szybkości i wierności translacji. Jednak rzadkie kodony utrzymują się, prawdopodobnie z powodu neutralnego dryfu. dryfu. Tutaj określamy, czy inne, nieznane czynniki, poza neutralnym dryfem, wpływają na selekcję i/lub dystrybucję rzadkich kodonów. Opracowaliśmy nowy algorytm, który ocenia względną rzadkość sekwencji nukleotydów użytej do wytworzenia danej sekwencji białkowej. Pokazujemy, że rzadkie kodony, zamiast są losowo rozrzucone po genach, często występują w dużych skupiskach. Te klastry występują w wielu genomach eukariotycznych i prokariotycznych i nie są ograniczone do nietypowych lub rzadko wyrażanych genów: wiele genów o wysokiej ekspresji, w tym genów białek rybosomalnych, zawiera rzadkie klastry kodonów. Rzadki klaster kodonów może utrudniać translację rybosomów rzadkiej sekwencji kodonów. Te wyniki wskazują, że dodatkowa presja selekcyjna reguluje użycie kodonów synonimicznych kodonów, a w szczególności, że lokalne przerwy w translacji mogą być korzystne dla biogenezy białek. biogenezy białek.
Jakie są obecnie dostępne narzędzia programowe do wykrywania rzadkich klastrów kodonów w sekwencjach kodujących?
Skupiska rzadkich kodonów (RCC) odpowiadają regionom wzdłuż sekwencji mRNA, w których spośród możliwych wyborów kodonów synonimowych obserwuje się te o niższym użyciu. Ze względu na fakt, że względne częstotliwości kodonów korelują z częstotliwościami ich kognitywnych tRNA, RCC wskazują na możliwe miejsca tłumienia translacji. W literaturze opisano kilka narzędzi specyficznych dla tego zadania, a mianowicie: LaTcOm, %MinMax, PAUSE, Sherlocc, Sliding Window (RiboTempo)