ماسكوت (برنامج)

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

ماسكوت هو محرك بحث برمجي يستخدم بيانات قياس الطيف الكتلي لتحديد البروتينات من قواعد بيانات تسلسل الببتيدات . [ 1 ] [ 2 ] يُستخدم ماسكوت على نطاق واسع في مراكز الأبحاث حول العالم. يعتمد ماسكوت على خوارزمية تسجيل احتمالية لتحديد البروتينات، وهي مُقتبسة من خوارزمية MOWSE . يتوفر ماسكوت مجانًا للاستخدام على موقع شركة ماتريكس ساينس. [ 3 ] يتطلب الاستخدام الداخلي ترخيصًا لإضافة المزيد من الميزات.

التاريخ يعني

كان برنامج MOWSE من أوائل الخوارزميات التي طُوّرت لتحديد البروتينات باستخدام بصمة الكتلة الببتيدية . [ 4 ] طُوّر البرنامج في الأصل عام 1993 بالتعاون بين داريل بابين من صندوق أبحاث السرطان الإمبراطوري (ICRF) وآلان بليزبي من مجلس أبحاث العلوم والهندسة (SERC). تميّز MOWSE عن خوارزميات تحديد البروتينات الأخرى بإنتاجه درجة احتمالية لتحديد البروتين. كما كان أول برنامج يأخذ في الحسبان التوزيع غير المنتظم لأحجام الببتيدات ، الناتج عن الهضم الأنزيمي للبروتين اللازم لتحليل مطياف الكتلة. مع ذلك، كان MOWSE قابلاً للتطبيق فقط على عمليات البحث عن بصمة الكتلة الببتيدية، وكان يعتمد على قواعد بيانات مُجمّعة مسبقًا، والتي كانت غير مرنة فيما يتعلق بالتعديلات ما بعد الترجمة والإنزيمات الأخرى غير التربسين. وللتغلب على هذه القيود، والاستفادة من أنظمة المعالجات المتعددة، وإضافة وظائف بحث غير أنزيمية، بدأ ديفيد بيركنز في صندوق أبحاث السرطان الإمبراطوري تطوير البرنامج من الصفر. طُوّرت النسخ الأولى من البرنامج لأنظمة Silicon Graphics Irix وDigital Unix. لاحقًا، سُمّي البرنامج Mascot، وللوصول إلى جمهور أوسع، أنشأ ديفيد كريسي وجون كوتريل شركة Matrix Science المتخصصة في المعلوماتية الحيوية لتطويره وتوزيعه. تتوفر نسخ قديمة من البرنامج لأنظمة Tru64 وIrix وAIX وSolaris وMicrosoft Windows NT4 وMicrosoft Windows 2000. يُتاح Mascot كخدمة مجانية على موقع Matrix Science الإلكتروني منذ عام 1999، وقد ذُكر في الأدبيات العلمية أكثر من 5000 مرة. ولا تزال Matrix Science تعمل على تحسين وظائف Mascot.

التطبيقات

يُحدد برنامج Mascot البروتينات من خلال تحليل بيانات مطياف الكتلة. تعتمد الطريقة التجريبية الشائعة لتحديد البروتينات على منهجية "من الأسفل إلى الأعلى" ، حيث تُهضم عينة البروتين عادةً باستخدام إنزيم التربسين لتكوين ببتيدات أصغر. في حين أن معظم البروتينات كبيرة الحجم، فإن الببتيدات تقع عادةً ضمن نطاق الكتلة المحدود الذي يمكن لجهاز مطياف الكتلة قياسه. يقيس مطياف الكتلة الأوزان الجزيئية للببتيدات في العينة، ثم يقارن Mascot هذه الأوزان الجزيئية بقاعدة بيانات للببتيدات المعروفة. يقوم البرنامج بتحليل كل بروتين في قاعدة بيانات البحث المحددة حاسوبيًا وفقًا لقواعد محددة تعتمد على إنزيم التحليل المستخدم في الهضم، ويحسب الكتلة النظرية لكل ببتيد. بعد ذلك، يحسب Mascot درجة بناءً على احتمالية تطابق الببتيدات من العينة مع تلك الموجودة في قاعدة بيانات البروتينات المختارة. كلما زاد عدد الببتيدات التي يُحددها Mascot من بروتين معين، ارتفعت درجة Mascot لهذا البروتين.

سمات

البحث عن بصمة الكتلة الببتيدية
يحدد البروتينات من قائمة القمم التي تم تحميلها باستخدام تقنية تُعرف باسم بصمة كتلة الببتيد .
استعلام التسلسل
يجمع هذا البرنامج بيانات كتلة الببتيد مع معلومات تسلسل الأحماض الأمينية وتكوينها، والتي تُستقى عادةً من بيانات مطياف الكتلة الترادفي MS/MS . ويعتمد على منهجية وسم تسلسل الببتيد .
البحث عن الأيونات في مطياف الكتلة الترادفي
تحديد أيونات التجزئة من بيانات MS/MS غير المفسرة لببتيد واحد أو أكثر.

يقوم البرنامج بمعالجة البيانات من أجهزة قياس الطيف الكتلي للشركات التالية:

المعايير المهمة

  • يمكن تحديد التعديلات على أنها ثابتة أو متغيرة.
    • تُطبَّق التعديلات الثابتة بشكل عام على كل بقايا الأحماض الأمينية من النوع المحدد، أو على الطرف الأميني أو الطرف الكربوكسيلي للببتيد. وتُضاف كتلة التعديل إلى كل من البقايا المعنية.
    • عند تحديد تعديلات متغيرة، يحاول البرنامج مطابقة كل تركيبة مختلفة من بقايا الأحماض الأمينية مع التعديل وبدونه. قد يؤدي هذا إلى زيادة عدد المقارنات بشكل كبير، مما ينتج عنه نتائج أقل ووقت بحث أطول.
  • من خلال تحديد تصنيف معين ، يمكن حصر البحث في أنواع أو مجموعات محددة من الأنواع. سيؤدي ذلك إلى تقليل وقت البحث وضمان تضمين نتائج البروتينات ذات الصلة فقط.

التسجيل

رسم بياني لتوزيع نقاط بروتين التميمة
مخطط كثافة الاحتمال
الصورة العلوية مثال على رسم بياني لنتائج بروتين Mascot. أما الرسم البياني السفلي فيوضح توزيعًا احتماليًا للمقارنة. في كلتا الصورتين، تُبرز المنطقة المحددة باللون الأخضر 95% من مساحة دالة كثافة الاحتمال . أما النتائج الواقعة على يمين المنطقة المظللة باللون الأخضر، فاحتمال حدوثها عشوائيًا أقل من 5%.

تعتمد منهجية Mascot الأساسية لتحديد الببتيدات على حساب احتمالية حدوث تطابق مُلاحَظ بين البيانات التجريبية وتسلسلات الببتيدات الموجودة في قاعدة بيانات مرجعية بالصدفة. ويُعاد التطابق ذو أقل احتمالية لحدوثه بالصدفة باعتباره التطابق الأكثر دلالة. وتعتمد دلالة التطابق على حجم قاعدة البيانات التي يتم الاستعلام عنها. يستخدم Mascot مستوى الدلالة الشائع الاستخدام وهو 0.05، ما يعني أن احتمالية رصد حدث عشوائيًا في اختبار واحد أقل من أو تساوي 1 من 20. في هذا السياق، قد تبدو نتيجة 10⁻⁵ واعدة جدًا. مع ذلك، إذا كانت قاعدة البيانات التي يتم البحث فيها تحتوي على 10⁶ تسلسل ، فمن المتوقع الحصول على عدة نتائج بهذا الحجم بالصدفة وحدها، لأن الخوارزمية أجرت 10⁶ مقارنة فردية. بالنسبة لقاعدة بيانات بهذا الحجم، بتطبيق تصحيح بونفيروني لمراعاة المقارنات المتعددة ، ينخفض ​​عتبة الدلالة إلى 5 × 10⁻⁸ . [ 1 ]

بالإضافة إلى حساب درجات الببتيدات، يُقدّر برنامج Mascot معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) من خلال البحث في قاعدة بيانات وهمية. عند إجراء بحث وهمي، يُنشئ Mascot تسلسلًا عشوائيًا بنفس الطول لكل تسلسل في قاعدة البيانات المستهدفة. يُنشأ التسلسل الوهمي بحيث يكون له نفس متوسط ​​تركيب الأحماض الأمينية في قاعدة البيانات المستهدفة. يُقدّر معدل الاكتشاف الخاطئ كنسبة بين تطابقات قاعدة البيانات الوهمية وتطابقات قاعدة البيانات المستهدفة. يرتبط هذا بالصيغة القياسية FDR = FP / (FP + TP)، حيث FP هي النتائج الإيجابية الخاطئة وTP هي النتائج الإيجابية الصحيحة. من المؤكد أن تطابقات قاعدة البيانات الوهمية ستكون تعريفات زائفة، ولكن لا يمكننا التمييز بين النتائج الإيجابية الصحيحة والخاطئة المُحددة في قاعدة البيانات المستهدفة. أُضيفت خاصية تقدير معدل الاكتشاف الخاطئ استجابةً لإرشادات المجلات العلمية بشأن تقارير تعريف البروتينات، مثل تلك الصادرة عن مجلة Molecular and Cellular Proteomics. [ 5 ] يدمج حساب معدل الاكتشاف الخاطئ في Mascot أفكارًا من منشورات مختلفة. [ 6 ] [ 7 ]

البدائل

تُدرج برامج البحث البديلة الأكثر شيوعًا في قواعد البيانات في مقالة برامج قياس الطيف الكتلي . ويمكن الاطلاع على أداء مجموعة متنوعة من برامج قياس الطيف الكتلي، بما في ذلك برنامج Mascot، في دراسة iPRG لعام 2011. ويُعدّ مسح بصمات الببتيدات القائم على الجينوم طريقة أخرى تُقارن بصمات الببتيدات بالجينوم بأكمله بدلًا من الجينات المُعَلَّمة فقط.

مراجع

  1. 1 2 بيركنز دي إن، بابين دي جيه، كريسي دي إم، كوتريل جيه إس (ديسمبر 1999). "تحديد البروتينات بناءً على الاحتمالية من خلال البحث في قواعد بيانات التسلسل باستخدام بيانات قياس الطيف الكتلي". الرحلان الكهربائي . 20 (18): 3551-67 . doi : 10.1002/(SICI)1522-2683(19991201)20:18 < 3551::AID-ELPS3551 > 3.0.CO ; 2-2 . PMID 10612281 . 
  2. ↑ كونيغ تي، مينز بي إتش، كيرشنر إم، وآخرون (سبتمبر 2008). "تنبؤ دقيق بدرجة MASCOT لتحسين تقييم الجودة في علم البروتينات الطيفي الكتلي". مجلة أبحاث البروتينات 7 ( 9): 3708-17 . doi : 10.1021/pr700859x . PMID 18707158 .  
  3. ↑ برنامج Mascot ، شركة Matrix Science.
  4. ↑ بابين دي جيه، هوجروب بي، بليزبي إيه جيه (يونيو 1993). "التعرف السريع على البروتينات باستخدام بصمة الكتلة الببتيدية". بيولوجيا حالية 3 ( 6): 327-332 . doi : 10.1016/0960-9822(93)90195-T . PMID 15335725. S2CID 40203243 .  
  5. ↑ برادشو، ر. أ. (31 يناير 2006). "الإبلاغ عن بيانات تعريف البروتين: الجيل التالي من الإرشادات" . علم البروتينات الجزيئي والخلوي . 5 (5): 787-788 . doi : 10.1074/mcp.E600005-MCP200 . PMID 16670253 . 
  6. ↑ إلياس، جوشوا إي؛ هاس، فيلهلم؛ فاهيرتي، بريندان ك؛ جيجي، ستيفن ب (1 سبتمبر 2005). "تقييم مقارن لمنصات قياس الطيف الكتلي المستخدمة في دراسات البروتينات واسعة النطاق". Nature Methods . 2 (9): 667–675 . doi : 10.1038/nmeth785 . PMID 16118637. S2CID 16632066 .  
  7. ↑ وانغ، غوانغوي؛ وو، ويلز دبليو؛ تشانغ، تشنغ؛ ماسيلاماني، شياما؛ شين، رونغ فونغ (1 يناير 2009). "طرق الخداع لتقييم النتائج الإيجابية الخاطئة ومعدلات الاكتشاف الخاطئ في علم البروتينات الشامل" . الكيمياء التحليلية . 81 (1): 146-159 . doi : 10.1021/ac801664q . PMC 2653784. PMID 19061407 .