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PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列

CNS主刊众多科研工作者可望而不可求的海市蜃楼。以前限制国人发主刊主要是落后的实验条件,随着近些年来国内的科研设备更新换代,国人在CNS主刊上发表的文章也略有起色(比如清华大学最开始引进电镜设备,以一己之力提高了该校生物科研的地位)。
 
但与我国对科研经费的投入相比,高水平文章明显不足。这其中还有一个重要的原因就是科研idea无法跟上时代的发展。怎样才能找到一个重大的科学问题呢?笔者今天通过一篇文章和一个神器带各位科研同行们看看大牛们是怎么寻找课题的。
这篇文章于7月10日发表在nature杂志上,文章的题目是m6A enhances the phase separation potential of mRNA。讲述的是m6A可以提高mRNA发生相变的能力。通讯作者是康奈尔大学Samie R. Jaffrey教授。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
通过搜索可以看到,Samie R. Jaffrey教授总共发表了100篇文章,发表在影响因子大于10的期刊约占50%,可以看出他是一位相当高产并且高水平的科学家。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
如果对他的文章进一步分析,可以看出,他主要研究RNA领域,而之前没有发表过与相变相关的任何研究。由此可见,他是近期还首次踏入相变领域的。 

PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
至于为什么要进军相变领域,熟悉相关研究的同行们都知道,相变可是科研界的重要新兴热点。近两年,发表了接近30篇主刊,这是相当火爆的领域了。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
甚至cell和science杂志都曾出现过同一天刊登三篇相变相关研究的壮举。
 
2018年4月19日,cell杂志同一天刊登三篇相变相关研究。
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
2018年5月25日,science杂志同一天刊登三篇相变相关研究。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
知道了该领域很热门,接下来我们看看Samie R. Jaffrey教授这个“新手”是如何研究相变的。通读整篇文章,作者的研究思路大致如下:
 
首先通过预测发现YTHDF蛋白家族成员含有无序区,具有发生相变的可能;接下来作者用实验证明YTHDF蛋白在细胞中的确可以发生相变;而YTHDF是细胞质中的m6A结合蛋白,因此作者探究m6A是否可以影响YTHDF发生相变的过程,结果表明,m6A提高YTHDF的相变能力。
可以看到,本文的研究思路相当简单,但难点就是如何发现YTHDF能够发生相变这个idea。我们同样来看看作者是怎么想到的。
 
文章中的第一个图显示的是YTHDF1(DF1),YTHDF2(DF2)H和 YTHDF3(DF3)三个蛋白类朊病毒无序区,这是蛋白具有发生相变能力的前提。那该结果如何预测的呢?图注部分给出了明确的答复:通过一个在线工具PLAAC实现的。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
PLAAC是何方神器,竟有如此之神效,为nature文章提供idea之源。下面笔者就带大家一起来学习一下这个神器。
 
进入PLAAC官网,网址为http://plaac.wi.mit.edu/ . 可以看到,该网站相当简洁。
 
在首页上方显示着PLAAC网站的定义:通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列。搜索栏中需要输入待查询蛋白的序列(注意是Fasta格式),这里我以YTHDF1为例给大家展示。通过uniprot网站查询到YTHDF1序列,随后在搜索栏中输入。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
在该网页下方式对分析条件进行限定。首先是核心区域长度,这个可以选择系统默认的60不变。在物种背景选择中,“0”表示所有可供选择的物种,在下拉框中可自行选择;“100”表示酿酒酵母。这里我选择人源。
 
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点击分析,就可以看到可视化结果图,上方显示的是各个氨基酸的不同颜色。并且还能对图进行完整下载,注意,下载后可以直接用于文章额!
 
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下方是朊病毒结构区域预测(红线),如果红线位于非基线区,则表明该位置为朊病毒结构区域,极有可能发生相变。同时在蛋白序列显示中,还将这些区域标红,便于查找,相当方便。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
 

有了这个网站就能快速找到重磅级的idea,你可别以为nature文章只是个例,2018年7月26日,cell杂志刊登了一篇关于相变的文章。
 
PLAAC通过HMM算法来寻找能够形成朊病毒结构的蛋白序列
在文章中,作者也明个表示类朊病毒样结构域和无序区是通过PLAAC网站预测获得的。
 
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由此可见,PLAAC网站是研究相变的必备神器。各位同行们学会了,赶快拿起神器预测一下你研究的蛋白是否有可能发生相变,如果有可能的话,恭喜你中奖了,赶紧搞篇大文章吧!

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