编辑推荐：
研究人员为解决蛋白质拓扑图绘制难题，开发 ProToDeviseR，可自动生成拓扑图，助力蛋白质研究。
蛋白质拓扑图绘制难题待解
在蛋白质的奇妙世界里，氨基酸序列就像是一本记录着蛋白质 “成长密码” 的书，解读它是几乎所有蛋白质分析的基础操作。而蛋白质拓扑图（Protein Topology Schemes）则是帮助科研人员快速了解蛋白质内部 “构造” 的重要工具，它能清晰展示蛋白质结构域、功能重要区域、重复序列、基序（Motifs）以及翻译后修饰（Post - translational modifications，PTM）等关键信息。想象一下，科研人员面对复杂的蛋白质研究时，有了蛋白质拓扑图，就如同航海者有了精准的航海图，能迅速找到研究的方向。
然而，现实情况却有些棘手。目前，虽然有众多的蛋白质知识库，如 UniProt、InterPro 和 NCBI GenBank 等，它们提供了大量蛋白质的信息，但这些信息往往比较分散，而且有些还存在争议。各种预测蛋白质特征的工具也是层出不穷，像用于结构域识别的简单模块化结构研究工具（Simple Modular Architecture Research Tool，SMART），预测短功能基序的真核线性基序（Eukaryotic Linear Motif，ELM）资源等。可是，这些工具的可视化效果并不理想，有的侧重于简单的图表展示，忽略了拓扑结构；有的虽然有图形注释，但并不适合直接用于学术出版物。此外，还有一些生成自定义蛋白质拓扑图的工具，却需要大量手动操作，在研究多个蛋白质时，这种操作方式就显得效率低下，严重阻碍了研究进展。因此，开发一种能够快速、便捷且自动生成高质量蛋白质拓扑图的工具迫在眉睫。
研究团队与成果
为了解决这些问题，来自芬兰奥卢大学（University of Oulu）信息技术研究所（Infotech Institute）的 Petar Petrov 和 Valerio Izzi 开展了深入研究。他们开发了一款名为 Protein Topology Deviser R package（ProToDeviseR）的工具，相关研究成果发表在《BMC Bioinformatics》杂志上。这一工具就像是蛋白质研究领域的 “神奇画笔”，能够根据数据库登录号、多个预测服务器的原始结果或手动准备的特征表，自动生成蛋白质拓扑图，为蛋白质研究带来了极大的便利。
关键技术方法
ProToDeviseR 主要基于 R 语言开发，其源代码在 GitHub 上遵循 GPLv3 许可免费提供。该工具提供了功能齐全的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI），通过 R Shiny 实现。用户可以使用 UniProt 或 NCBI GenPept 标识符，或者上传多种预测资源的结果，甚至提供自定义的蛋白质特征表，ProToDeviseR 就能自动处理这些信息，生成描述蛋白质拓扑结构的 JSON 格式代码。这个代码可以一键渲染成拓扑图，并且用户还能对生成的图进行多种参数调整，如比例缩放、调整氨基酸像素大小和基序不透明度等。
研究结果
- 多种输入方式生成拓扑图：研究人员以人类 CD45（受体型酪氨酸蛋白磷酸酶 C）为例进行测试。当在 “Protein ID” 选项卡中输入 UniProt ID（P08575）或 NCBI GenPept ID（NP_002829.3）时，ProToDeviseR 能从相应数据库获取信息，生成全面且相互补充的拓扑图。此外，将 CD45 的氨基酸序列提交给多个预测工具（SMART、ELM、NetNGlyc、NetOGlyc、NetPhos、ScanSite 和 IUPred/Anchor），再把这些预测结果输入到 ProToDeviseR 的 “Protein features / Predicted” 选项卡，又能得到基于预测特征的拓扑图。研究人员还将前面不同方式获取的结果进行合并、去重，整理成自定义表格后，输入到 “Protein features / Predefined” 选项卡，最终得到了整合多种信息的拓扑图，这个图不仅包含了数据库已有的信息，还添加了一些可能的新特征。
- 功能全面的工具界面：ProToDeviseR 的图形用户界面操作简单，输入面板分为 “Protein ID” 和 “Protein features” 两个主要部分。“Protein ID” 部分只需要输入相关标识符，就能自动导入和准备数据。“Protein features” 部分又细分为 “Predicted” 和 “Predefined” 选项卡，“Predicted” 选项卡可以接受多个预测工具的结果，并能设置各自的截断值，还能填写蛋白质长度和其他元数据；“Predefined” 选项卡则用于接受用户自定义的蛋白质特征表，支持 xlsx、csv 和 tsv 等格式。生成的输出结果包括可一键渲染图形的 JSON 代码和动态可查看的表格预览。
研究结论与意义
ProToDeviseR 的出现为蛋白质研究领域带来了重大突破。它解决了以往蛋白质拓扑图绘制过程中存在的诸多问题，提供了一个快速、易用的界面，能对蛋白质进行全面注释并绘制拓扑图。该工具可以无缝整合来自各种资源的数据，即使这些资源本身的可视化效果有限或者根本没有可视化功能。通过使用 ProToDeviseR，研究人员能够更高效地分析蛋白质，得到美观且可直接用于学术出版物的拓扑图，为蛋白质组学研究、药物研发等相关领域提供了有力的支持，推动了生命科学和健康医学领域的进一步发展。它就像一把精准的 “手术刀”，帮助科研人员更深入地剖析蛋白质的奥秘，为未来的医学突破和生命科学研究奠定了坚实的基础。
