Zeitschrift für Proteomik und Bioinformatik
Offener Zugang

Abstrakt

Identifizierung neuer Phosphorylierungsmotive durch eine integrative computergestützte und experimentelle Analyse des menschlichen Phosphoproteoms

Ramars Amanchy, Kumaran Kandasamy, Suresh Mathivanan, Balamurugan Periaswamy, Raghunath Reddy, Wan-Hee Yoon, Jos Joore, Michael A Beer, Leslie Cope und Akhilesh Pandey

Die Proteinphosphorylierung erfolgt in bestimmten Sequenz-/Strukturkontexten, die noch nicht vollständig verstanden sind. Die Aminosäuren, die die phosphorylierten Reste umgeben, sind wichtig für die Bindung der Kinase an die Proteinsequenz. Nach der Phosphorylierung bestimmen diese Sequenzen auch die Bindung bestimmter Domänen, die spezifisch an phosphorylierte Sequenzen binden. Bisher wurden solche „Motive“ durch Ausrichtung einer begrenzten Anzahl gut identifizierter Kinasesubstrate identifiziert. Ergebnisse: Experimentell bestimmte Phosphorylierungsstellen aus der Human Protein Reference Database wurden verwendet, um mithilfe eines rechnergestützten Ansatzes 1.167 neue Serin-/Threonin- oder Tyrosin-Phosphorylierungsmotive zu identifizieren. Wir konnten eine Reihe dieser neuen Motive statistisch validieren, basierend auf ihrer Anreicherung in bekannten Phosphopeptid-Datensätzen gegenüber Phosphoserin-/Threonin-/Tyrosin-Peptiden im menschlichen Proteom. Es gab 299 neue Serin-/Threonin- oder Tyrosin-Phosphorylierungsmotive, die sich als statistisch signifikant erwiesen. Mehrere der neuen Motive, die wir rechnerisch identifiziert haben, sind seit Beginn unserer Analyse in großen Datensätzen experimentell ermittelter Phosphorylierungsstellen aufgetaucht. Mithilfe einer Peptid-Microarray-Plattform haben wir die Fähigkeit der Casein-Kinase I, eine Teilmenge der in dieser Studie entdeckten neuen Motive zu phosphorylieren, experimentell untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, neue Phosphorylierungsmotive anhand großer Phosphorylierungsdatensätze zu identifizieren. Unsere Studie etabliert Peptid-Microarrays auch als neue Plattform für Kinase-Assays mit hohem Durchsatz und zur Validierung von Konsensmotiven. Schließlich sollte dieser erweiterte Katalog von Phosphorylierungsmotiven bei einer systematischen Untersuchung von Phosphorylierungsnetzwerken in Signalübertragungswegen hilfreich sein.