| Περίληψη |
Πάνω από ένα τρίτο του συνολικού πρωτεϊνώματος των οργανισμών εκκρίνεται από το
κυτταρόπλασμα μέσω πρωτεϊνικών καναλιών τις μεταθετάσες. Η ύπαρξη πεπτιδίων-σημάτων, μια αμινοξική προέκταση των εκκρινόμενων πρωτεϊνών, είναι γνωστή εδώ και 30 χρόνια (Halegoua, et al. 1977; Inouye, et al. 1977; Sekizawa, et al. 1977).Στα βακτήρια η πλειονότητα των πρωτεϊνών εκκρίνεται μέσα από το SecYEG κανάλι. Ο ρόλος του πεπτιδίων-σημάτων είναι
η στόχευση των πρωτεϊνών στο SecYEG κανάλι. Πρόσφατα πειράματα έδειξαν ότι ρόλο στόχευσης επιτελεί και το ώριμο τμήμα των εκκρινόμενων πρωτεϊνών (Gouridis, et al. 2009) .
Πειράματα που γίνονται στο εργαστήριο έδειξαν ότι ο συνδυασμός ώριμου τμήματος και πεπτιδίου-σήματος είναι αυτός που καθορίζει το ποσό της έκκρισης. Η συμβολή του ώριμου τμήματος στο στάδιο της στόχευσης εισάγει μια νέα παράμετρο στην κατανόηση του
μηχανισμού έκκρισης των πρωτεϊνών. Μεγάλος αριθμός βιοπληροφορικών εργαλείων (Bendtsen, et al. 2005; Emanuelsson, et al. 2007; Juncker, et al. 2003) έχει αναπτυχθεί για την
πρόβλεψη ύπαρξης πεπτιδίου-σήματος και του υποκυτταρικόυ εντοπισμού των πρωτεϊνών (TargetP, PSort) (Emanuelsson, et al. 2007; Gardy, et al. 2003; Nakai and Kanehisa 1991). Σε
κανένα από αυτά τα εργαλεία πρόβλεψης δεν λαμβάνεται υπόψη η συμβολή του ώριμου τμήματος.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε το σύνολο των εκκρινόμενων πρωτεϊνών του Gram αρνητικού βακτηρίου E. coli. Το σύνολο των εκκρινόμενων πρωτεϊνών καθορίστηκε από μια εκ νέου ανάλυση τοπολογικού χαρακτηρισμού. Μέσω της ανάλυσης
αυτής υποκατηγορίες υποκυτταρικού εντοπισμού πρωτεϊνών εμπλουτίστηκαν. Η ανάλυση των χαρακτηριστικών του ώριμου τμήματος ανέδειξε συντηρημένα αμινοξέα και ιδιότητες. Στην
συνέχεια διαχωρίστηκαν οι εκκρινόμενες από τις κυτταροπλαματικές πρωτεΐνες μέσω μεθόδων μηχανικής μάθησης (Statnikov, et al. 2004; Statnikov, et al. 2005). Η διαχωρισμός του ώριμου
τμήματος από τις κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες έδειξε ότι το ώριμο τμήμα έχει διακριτά χαρακτηριστικά. Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά βρίσκονται πάνω στο πρώιμο τμήμα (20-40
πρώτα αμινοξέα του ώριμου τμήματος). Προέκυψαν χαρακτηριστικά τα οποία ευνοούνται και άλλα τα οποία αποφεύγονται στο σύνολο των εκκρινόμενων πρωτεϊνών. Η σύγκριση με άλλα
διαθέσιμα μοντέλα πρόβλεψης καθώς η επαλήθευση με πειραματικά δεδομένα ανέδειξε το μοντέλο διαχωρισμού των προ-πρωτεϊνών από τις κυτταροπλασματικές στο οποίο καταλήξαμε το καλύτερο σε απόδοση πάνω σε πραγματικά δεδομένα σε σύγκριση με τρία αντίστοιχα μοντέλα πρόβλεψης SignalP HMM, SignalP Neural Networks και LipoP.
Τέλος πραγματοποιήσαμε in silico πείραμα συνδυασμού όλων των πεπτιδίων-σημάτων με όλα τα ώριμα τμήματα αλλά και με κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες. Το πείραμα αυτό είναι
σε συμφωνία με πειραματικές ενδείξεις ότι ο συνδυασμός πεπτιδίου-σήματος και ώριμου τμήματος είναι αυτός που καθορίζει το ποσό της έκκρισης.
|
Ανάλυση σηματοδοτικών αλληλουχιών σε εκκρινόμενες πρωτείνες
