Publication: Development of a web–based tool for network analysis of protein structures
Abstract
Proteinlerin iç iletişiminin anlaşılması, proteinlerin fonksiyonlarını belirlemek için önemlidir. Her ne kadar sadece birkaç amino asit bağlanma ve sinyal iletimi gibi işlevlerde rol alıyor gibi görünse de, proteinin büyük bir kısmı bu fonksiyonun gerçekleşebilmesi için görev almaktadır. Bu nedenle, proteinin yapısını bir ağ olarak düşünmek ve bu ağın küresel ağ özelliklerini ortaya çıkarmak oldukça yaygın bir düşüncedir.Protein yapı ağları oluşturmak ve analiz etmek için bazı web servisleri mevcuttur. Ancak ağ analizi için mevcut web uygulamaları, temel geometrik ağ oluşturma ve analizi seçenekleri gibi oldukça kısıtlı işlevler sunmaktadır. Bu çalışmada, yenilikçi ve kapsamlı analiz özellikleri sunan, ProSNEx (Protein Structure Network Explorer) olarak adlandırdığımız web tabanlı çalışan bir araç geliştirilmiştir.Bu çalışmanın en büyük özgünlüğü herhangi bir programın yüklenmesine gerek duyulmadan analizlerin web ortamında yapılabilmesine imkan tanıyan bütünleşik bir yaklaşımın hayata geçirilmesi olacaktır. Hem istenen farklı girdilere göre ağ yapısı oluşturulabilecek, hem bu ağın incelenmesi için tüm ağ hesaplarının (düğüm analizleri, derece, yakınlık, arasındalık) yapılmasına olanak sağlayan, bulguların hem 3-boyutlu hem de 2-boyutlu ortamda görselleştirilmesine imkan veren, verilerin sayısal olarak tablo ve grafiklerle gösterimini sağlayıp indirilmesine imkan tanıyan ve bunların üstüne ek olarak UniProt alt yapısını kullanarak Pfam ve doğal varyant verilerine de ulaşmayı ve kullanmayı sağlayan çok amaçlı bir program hazırlanmıştır. Normal mod analizinden çapraz korelasyonları veya gRINN uygulamasının çıktılarından etkileşim enerjisi verilerini düğümler arası bağ ağırlığı olarak belirleme özellikleri ile ağırlıklı ağ (weighted network) oluşturmayı da mümkün kılmaktadır. Bu web aracına <http://www.prosnex- tool.com> adresinden ulaşılabilmektedir.
To determine the function of proteins, understanding the interaction within proteins is crucial. Although, only a few amino acids are expected to play a role in the function as in binding or signal transmission, a rather large fraction of the protein is participating to its function at the background. Thus, it is proper to consider a protein structure as a connected network and then deduce its related properties that describe the global network features.We have developed a web-based application called ProSNEx (Protein Structure Network Explorer), which provides a novel and enhanced analysis of protein structures using network formalism.The highlighted feature of this web tool is that all of the analysis can be carried out on the web environment without installing any other dependencies, as this tool offers a complete solution. It allows to perform node centrality, degree centrality, betweenness centrality on the generated network. In addition to these features, it allows to access and use of Pfam and natural variant annotations from UniProt database. Weighted networks can also be constructed by using either the residue-residue interaction energies in the format returned by gRINN or the dynamical cross correlations from Normal Mode Analysis (NMA) of the protein structure which are automatically retrieved from the PDBj database. As this web-tool will be free and open to all users and there will be no login requirement, there will be numerous achievements to the researchers related to the subject. In particular, this web-tool will highlight the residues which have key role in the signal transduction. It will allow users to focus on the signal transduction pathway, which will offer infinite benefits for allosteric studies. The tool can be accessed at <http://www.prosnex-tool.com>.
To determine the function of proteins, understanding the interaction within proteins is crucial. Although, only a few amino acids are expected to play a role in the function as in binding or signal transmission, a rather large fraction of the protein is participating to its function at the background. Thus, it is proper to consider a protein structure as a connected network and then deduce its related properties that describe the global network features.We have developed a web-based application called ProSNEx (Protein Structure Network Explorer), which provides a novel and enhanced analysis of protein structures using network formalism.The highlighted feature of this web tool is that all of the analysis can be carried out on the web environment without installing any other dependencies, as this tool offers a complete solution. It allows to perform node centrality, degree centrality, betweenness centrality on the generated network. In addition to these features, it allows to access and use of Pfam and natural variant annotations from UniProt database. Weighted networks can also be constructed by using either the residue-residue interaction energies in the format returned by gRINN or the dynamical cross correlations from Normal Mode Analysis (NMA) of the protein structure which are automatically retrieved from the PDBj database. As this web-tool will be free and open to all users and there will be no login requirement, there will be numerous achievements to the researchers related to the subject. In particular, this web-tool will highlight the residues which have key role in the signal transduction. It will allow users to focus on the signal transduction pathway, which will offer infinite benefits for allosteric studies. The tool can be accessed at <http://www.prosnex-tool.com>.