HMI-PRED: Design and implementation of a webserver for host-microbe interactions prediction

Mikroplar konak hücrelerde sayısız işlevi kontrol eder. Mikroplar, konakçı hücredeki sinyal mekanizmalarını değiştirebilir ve protein-protein ara yüzlerini taklit edip, konakçı proteinlerle etkileşime girerek bağışıklık sisteminin denetlenmesini modüle edebilir. Mikropların sağlığa ve hastalığa olan katkısına ışık tutmak için, mikrobiyal proteinlerin konak hücrelerdeki sinyal mekanizmalarını nasıl değiştirdiğini ve bu durumun hangi konak proteinlerini içerdiğini anlamak çok önemlidir. Mevcut konak-mikrop proteinlerinin etkileşimi hakkındaki veriler henüz çok yetersizdir ve bu etkileşimlerin tanımlanmasında deneysel yöntemlerin kullanımı oldukça zordur. Konak-mikrop etkileşimlerinin tahmini için kullanılan mevcut yöntemlerin çoğu, global hizalama veya yapısal benzerliğe dayanmaktadır. Öte yandan, bu yöntemlerin araştırmacılar tarafından kullanımını sınırlayan sebeplerden biri de bu amaç için kullanılan yalnızca bir web sunucusu olmasıdır. Her iki sorunu da çözmek için, kullanıcı dostu bir web sunucusu olan Host-Microbe Interaction PREDictor (HMI-PRED)'i geliştirdik. Bu web sunucusu konakçı (insan) ve herhangi bir mikrobiyal tür (bakteri, virüs, mantar ve protozoa) arasındaki protein-protein etkileşimlerinin şablon bazlı yapı tahmini için kullanılabilmektedir. HMI-PRED'in çalışma prensibi, mikrobiyal proteinlerin konakçı proteinlerin bağlanma yüzeylerini taklit etmesine dayanmaktadır. HMI-PRED sunucusu, tahminler için temel olarak kullanılan şablon ara yüz seti kümelenerek optimize edildi. HMI-PRED, ilgilenilen bir mikrobiyal proteinin 3B yapısı göz önüne alındığında, potansiyel konak-mikrop etkileşiminin detaylı 3B yapısal modellerini, mikrop proteini tarafından bozulabilen konak endojen ve eksojen protein-protein etkileşimlerinin listesini, mikrop hedefli konakçı proteinlerin fonksiyonel açıklamasını ve bu proteinlerin ekspresyonunun gerçekleştiği bütün dokuların listesini vermektedir. Buna ek olarak, sunucu, vurgulanmış etkileşim kalıntılarını, öngörülen yapıların 3B görselleştirmelerini ayrıca orijinal şablon ara yüzü ile üst üste gösterilen tahmini yapının şeklini sunmaktadır. Sunucu ayrıca, kullanıcıların mikrobiyal proteinlerin homoloji modellerini de girdi olarak kullanılmasına olanak tanır. Tahmini sonuçlar, kullanıcıların gelecek erişimleri için bir arşivde depolanır ve bu sayede kullanıcılar bu arşivdeki sonuçları inceleyip arayabilirler. HMI-PRED, https://interactome.ku.edu.tr/hmi adresinde halka açıktır. Ayrıca, öngörülen protein-protein ara yüzlerinin biyolojik geçerliliğini tanımlamak için derin öğrenme modeli kullanarak eğitilmiş bir sıralama yöntemi de tarafımızdan sunulmaktadır.