Glicoengenharia

Quando usar

Use para análise de candidatos a N-glicosilação canônica, triagem de candidatos a O-GalNAc, comparação de glicoformas de anticorpos ou mascaramento estrutural de glicanos. Mantenha quatro tipos de resultados separados: motivo de sequência, previsão, ocupação suportada experimentalmente e estrutura/composição do glicano. Nenhum deles, isoladamente, estabelece os outros.

Este fluxo de trabalho foca na N-glicosilação do sistema secretor eucariótico e O-GalNAc do tipo mucina. O-GlcNAc, O-manose, O-fucose e outras modificações O-ligadas requerem evidências e preditores apropriados; o enriquecimento de S/T não identifica o tipo.

Fluxo de trabalho

1. Registre o acesso da proteína, isoforma/versão, sequência exata, hospedeiro de expressão, topologia de peptídeo sinal/transmembrana e limites do construto. Preserve um mapeamento das coordenadas da sequência submetida para a proteína madura, identificadores de cadeia/resíduo do PDB e numeração de anticorpos, quando relevante.
2. Escaneie candidatos canônicos N-X-[S/T] com X diferente de Pro. Mantenha sobreposições: NNST tem candidatos começando em 1 e 2. A ausência de um motivo canônico não descarta N-glicosilação incomum; a presença de um motivo não estabelece ocupação.
3. Priorize regiões secretadas/luminais/extracelulares usando topologia e evidências curadas. Resultados baseados apenas em sequência em uma região citoplasmática não são evidência de glicosilação do sistema secretor.
4. Para O-GalNAc, use a densidade de S/T apenas como uma característica descritiva, em seguida, inspecione um preditor adequado e o contexto celular/transferase. Não exclua motivos SP/TP: Pro adjacente pode ser favorável, dependendo da GalNAc-transferase e do contexto. Veja o estudo de substrato de GalNAc-T.
5. Proponha mutações explicitamente numeradas, liste cada resíduo alterado e escaneie novamente o produto completo em busca de motivos sobrepostos perdidos/criados. Avalie os efeitos estruturais e de expressão independentemente da glicosilação.
6. Valide a ocupação e as glicoformas experimentalmente, com evidências de localização, confiança na composição/estrutura do glicano e o ensaio biológico exigido pelo objetivo da engenharia. Para comparações de biossimilares, combine o manuseio da amostra, a cobertura analítica e a quantificação antes de comparar as porcentagens de glicano.

Análise de sequência local

O script auxiliar da biblioteca padrão scripts/glycoengineering_tools.py substitui trechos copiados. Importe-o com o diretório scripts/ desta habilidade em PYTHONPATH, ou execute Python a partir desse diretório. Ele aceita sequências canônicas brutas de 20 aminoácidos, normaliza espaços em branco/caixa e rejeita cabeçalhos FASTA, lacunas, resíduos desconhecidos e entrada vazia. Analise os registros FASTA primeiro; não remova resíduos desconhecidos, pois isso altera as coordenadas. As coordenadas são baseadas em 1 na sequência submetida normalizada.

from glycoengineering_tools import (
    normalize_sequence, find_n_glycosylation_sequons,
    eliminate_glycosite, add_glycosite, find_st_rich_sites,
)

sequence = normalize_sequence("NNST")
sites = find_n_glycosylation_sequons(sequence)
assert [site["position"] for site in sites] == [1, 2]

mutant = eliminate_glycosite(sequence, 1, "Q")
assert mutant == "QNST"  # the overlapping sequon at position 2 remains
assert [site["position"] for site in find_n_glycosylation_sequons(mutant)] == [2]

# Three intended changes: A1N, P2A, A3T. P->A must be explicit.
parent = "APA"
product = add_glycosite(parent, 1, "T", allow_proline_substitution=True)
changes = [(i, before, after) for i, (before, after) in
           enumerate(zip(parent, product), 1) if before != after]
assert product == "NAT" and len(changes) == 3

# Density is a fraction of residues, not an O-glycosylation probability.
o_candidates = find_st_rich_sites("STPST", window=7, min_st_fraction=0.4)
assert [site["position"] for site in o_candidates] == [1, 2, 4, 5]

eliminate_glycosite requer um sequon canônico completo e uma substituição de um resíduo além de N. add_glycosite pode alterar até três resíduos; ele mantém um S/T existente em +2. Nenhuma função prevê a dobra, ocupação de glicano, função ou tolerabilidade de um mutante. Uma substituição de N para Q pode alterar o comportamento da proteína mesmo sem um efeito de glicano.

A janela de densidade S/T deve ser um inteiro ímpar positivo. Janelas terminais encurtam, e seu denominador é o comprimento real da janela. Regiões densas podem ajudar na triagem de sequências semelhantes a mucinas; sítios isolados de O-GalNAc reais podem ser perdidos.

Para análise em lote, mantenha identificadores e comprimentos de sequência normalizados:

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