[論文レビュー] Comparison of different versions of SignalP and TargetP for diatom plastid protein predictions with ASAFind

Ansgar Gruber, Cedar McKay+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2023

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ひとこと要約

本研究では、ASAFindパイプラインを用いて、シアルペプチドを標的とする金藻のペルオキシソームタンパク質に対するSignalP 5.0とTargetP 2.0の性能を、以前のバージョンと比較して評価している。SignalP 5.0は、以前のバージョンと比較してシアルペプチドの検出感度が低下しているものの、ASAFindとの統合により高い予測性能を維持している。一方、TargetP 2.0は、金藻のシアルペプチドおよびミトコンドリア移行ペプチドの同定において他のツールを上回っており、ASAFind予測の入力として優れた選択肢である。

ABSTRACT

Plastid targeted proteins of diatoms and related algae can be predicted with high sensitivity and specificity using the ASAFind method published in 2015. ASAFind predictions rely on SignalP predictions of endoplasmic reticulum (ER) targeting signal peptides. Recently (in 2019), a new version of SignalP was released, SignalP 5.0. We tested the ability of SignalP 5.0 to recognize signal peptides of nucleus-encoded, plastid-targeted diatom pre-proteins, and to identify the signal peptide cleavage site. The results were compared to manual predictions of the characteristic cleavage site motif, and to previous versions of SignalP. SignalP 5.0 is less sensitive than the previous versions of SignalP in this specific task, and also in the detection of signal peptides of non-plastid proteins in diatoms. However, in combination with ASAFind, the resulting prediction performance for plastid proteins is high. In addition, we tested the multi-location prediction tool TargetP for its suitability to provide signal peptide information to ASAFind. The newest version, TargetP 2.0, had the highest prediction performances for diatom signal peptides and mitochondrial transit peptides compared to other versions of SignalP and TargetP, thus it provides a good basis for ASAFind predictions.

研究の動機と目的

• 核由来でペルオキシソーム標的の金藻前駆体タンパク質に含まれるシアルペプチドを検出するためのSignalP 5.0と、以前のSignalPバージョンの性能を評価すること。
• SignalP 5.0が、以前のバージョンと比較して、シアルペプチド認識における感度および特異度を向上させるか、悪化させるかを評価すること。
• 特にTargetP 2.0を含むTargetPのバージョンが、ASAFindパイプラインにおけるシアルペプチド情報の供給源として適しているかどうかを検証すること。
• 金藻における高精度なペルオキシソームタンパク質予測を実現するため、ASAFindと組み合わせたシアルペプチド予測ツールの最適な組み合わせを特定すること。
• 手動による切断部位モチーフ予測と、計算ツールの出力を比較して、検証を行うこと。

提案手法

• 本研究では、2015年に発表された、SignalPによるシアルペプチド検出に基づいてペルオキシソーム標的タンパク質を予測するASAFindという手法を用いる。
• 金藻のプロテオームにおけるシアルペプチドを予測するために、SignalP 5.0および以前のバージョン（SignalP 4.1および3.0）が適用された。
• シアルペプチドおよびミトコンドリア移行ペプチドの予測能力を評価するため、TargetP 2.0および以前のバージョンがテストされた。
• 既知の切断部位モチーフを手動でキュレーションした金藻前駆体タンパク質が、ツールの正確性を評価するためのゴールドスタンダードとして用いられた。
• 感度、特異度、および手動で同定された切断部位との一致度を用いて、性能を評価した。
• 予測の生データをツール間で比較し、ツール選択が、ASAFindによるペルオキシソーム標的タンパク質予測精度に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SignalP 5.0は、核由来でペルオキシソーム標的の金藻前駆体タンパク質に含まれるシアルペプチドを検出する際、以前のSignalPバージョンと比較して感度を維持または向上させているか？
• RQ2 SignalP 5.0が金藻タンパク質のシアルペプチド切断部位を同定する性能は、金藻タンパク質における特徴的なモチーフの手動予測と比較してどうか？
• RQ3 TargetP 2.0は、金藻プロテオームにおけるシアルペプチドおよびミトコンドリア移行ペプチドの検出において、SignalPバージョンを上回っているか？
• RQ4 異なるシアルペプチド予測ツールを使用した場合、金藻におけるASAFindによるペルオキシソーム標的タンパク質予測の全体的な正確性にどのような影響を与えるか？
• RQ5 SignalP 5.0は、非ペルオキシソームタンパク質において、以前のバージョンと比較して顕著な性能低下を示しているか？

主な発見

• SignalP 5.0は、核由来でペルオキシソーム標的の金藻前駆体タンパク質に含まれるシアルペプチドを検出する際、以前のSignalPバージョンよりも感度が低いことが示された。
• SignalP 5.0は、非ペルオキシソームタンパク質においても、以前のバージョンと比較してシアルペプチドの同定性能が低下している。
• 感度が低いにもかかわらず、SignalP 5.0はASAFindとの組み合わせにより、ペルオキシソームタンパク質予測において高い予測性能を維持している。
• TargetP 2.0は、すべてのテスト済みバージョンの中で、金藻のシアルペプチドおよびミトコンドリア移行ペプチドの両方の予測性能が最も高かった。
• SignalPの各バージョンと比較して、TargetP 2.0はASAFindの入力としてより信頼性が高く、金藻のペルオキシソームタンパク質予測において優れたツールである。
• 手動による切断部位モチーフの予測は、信頼性の高いベンチマークを提供し、SignalP 5.0がこの特定のタスクにおいて以前のバージョンより性能が低いことが確認された。