Detail výsledku
HotSpot Wizard 3.0: Web Server for Automated Design of Mutations and Smart Libraries based on Sequence Input Information.
Štourač Jan, FIT (FIT)
Martínek Tomáš, doc. Ing., Ph.D., UPSY (FIT)
Bednář David, FIT (FIT)
Damborský Jiří, prof. Mgr., Dr., UMEL (FEKT)
HotSpot Wizard is a web server used for the automated identification of hotspots in semi-rational protein design to give improved protein stability, catalytic activity, substrate specificity and enantioselectivity. Since there are three orders of magnitude fewer protein structures than sequences in bioinformatic databases, the major limitation to the usability of previous versions was the requirement for the protein structure to be a compulsory input for the calculation. HotSpot Wizard 3.0 now accepts the protein sequence as input data. The protein structure for the query sequence is obtained either from eight repositories of homology models or is modeled using Modeller and I-Tasser. The quality of the models is then evaluated using three quality assessment tools-WHAT_CHECK, PROCHECK and MolProbity. During follow-up analyses, the system automatically warns the users whenever they attempt to redesign poorly predicted parts of their homology models. The second main limitation of HotSpot Wizard's predictions is that it identifies suitable positions for mutagenesis, but does not provide any reliable advice on particular substitutions. A new module for the estimation of thermodynamic stabilities using the Rosetta and FoldX suites has been introduced which prevents destabilizing mutations among pre-selected variants entering experimental testing. HotSpot Wizard is freely available at http://loschmidt.chemi.muni.cz/hotspotwizard.
Hot spots, proteins, homology modelling, stability.
HotSpot Wizard je nástroj, který slouží k návrhu vhodných míst pro mutace v proteinech. Proteiny jsou řetězce aminokyselin, jejichž záměnou je možné vytvářet proteiny s vylepšenými vlastnostmi. Jelikož provádění mutací v laboratoři je časově a finančně náročné, je vhodné si předem na základě bioinformatických analýz nalézt místa, kde je vhodné mutace provádět, k čemuž slouží právě tento nástroj. V jeho nové verzi, HotSpot Wizard 3.0 byly přidány nové funkce, které zvyšují jeho využitelnost v rámci komunity. První novou funkcí je umožnění zadávání proteinu pomocí jeho sekvence. V předchozí verzi byl vstup omezen na strukturu proteinu, jelikož však existuje mnohem víc známých sekvencí než struktur, nebylo tento nástroj možné použit pro libovolný protein. V této nové verzi je po zadání sekvence buď nalezen v databázi existující model struktury, nebo je tento model vytvořen. Další novou funkcí je výpočet stability mutací. Výstupem předchozí verze byl pouze seznam míst v proteinu, které by bylo vhodné zmutovat, nikoliv vhodnost konkrétních mutací na těchto místech, tj. cílové aminokyseliny těchto mutací. V nové verzi je vypočítána stability navržených mutací a pro experimentální ověření je možno vyloučit mutace, které se ukáží jako destabilizující. Díky těmto novým funkcím je tento široce používaný nástroj ještě využitelnější a také umožňuje ušetřit náklady na prováděné experimenty. Od okamžiku publikování v roce 2018 získal nástroj již 12 citací, obvykle v prestižních časopisech.
HotSpot Wizard 3 je další verze webového serveru HotSpot Wizard, který je velmi široce využívaný komunitou proteinových inženýrů, slouží k semi-racionálnímu návrhu proteinů díky predikci nejlepších míst pro mutace. V rámci nové verze byla přidána podpora zadání sekvence proteinu jako vstupu, následující vyhledáním struktury v databázi modelů nebo homologním modelováním struktury pomocí nástrojů Modeller nebo I-Tasser. Výsledná struktura je poté evaluována pomocí několika nástrojů pro hodnocení kvality proteinových struktur. Díky tomu je nástroj ještě využitelnější, jelikož zatímco v databázi RCSB Protein Data Bank je dostupných asi 135 000 struktur, existuje více než 98 000 000 známých proteinových sekvencí. Další novou funkcí je výpočet termodynamické stability navržených mutací pomocí nástrojů Rosetta a FoldX, což umožní redukci počtu experimentálně testovaných mutantů. Tyto nové funkce zajišťují ještě širší a pohodlnější využitelnost nástroje. Od okamžiku publikování v roce 2018 získal nástroj již 12 citací, obvykle v prestižních časopisech.
@article{BUT155055,
author="Lenka {Sumbalová} and Jan {Štourač} and Tomáš {Martínek} and David {Bednář} and Jiří {Damborský}",
title="HotSpot Wizard 3.0: Web Server for Automated Design of Mutations and Smart Libraries based on Sequence Input Information.",
journal="NUCLEIC ACIDS RESEARCH",
year="2018",
volume="46",
number="1",
pages="356--362",
doi="10.1093/nar/gky417",
issn="0305-1048",
url="https://doi.org/10.1093/nar/gky417"
}