Прагназаванне структуры бялку

Пад структурай бялку разумеецца камп'ютэрнае мадэляванне прасторавай (троеснай) структуры бялку, заснаванай на яго паслядоўнасці амінакіслот (першасная структура). Гэтая задача з'яўляецца адной з найважнейшых праблем сучаснай біяінфарматыкі. Прагрэс у распрацоўцы метадаў прагназавання структуры бялку ацэньваецца ў рамках Сусветнага эксперыменту CASP, які праводзіцца кожны год з 1994 года [1]. тыпы метадаў мадэлявання - 3 Прагназаванне структуры мадэлі - 4 Прагназаванне бялковых бялкоў - 5 Гл. таксама ў 6 спасылках на 7 знешніх крыніц - значэнне праблемы
У 1960-я гады амерыканскі біяхімік, лаўрэат Нобелеўскай прэміі Крысціян Анфінсен [2] пастулюе тэрмадынамічную гіпотэзу, што атамы ў малекулах бялку ўтвараюцца натуральным шляхам. у тэрмадынамічна стабільную канфармацыю, якая адпавядае мінімальнай свабоднай энергіі сістэмы. Іншымі словамі, бялок набывае пэўную прасторавую форму ў выніку абмежаванняў, прадыктаваных складам і фізіка-хімічнымі ўласцівасцямі амінакіслот, якія яго ўтвараюць. У сваю чаргу, малекулы бялку з падобнай прасторавай структурай звычайна гуляюць падобную біялагічную ролю ў працэсах клеткавага ўзроўню. Такім чынам, структура бялку можа разглядацца як пераходная мур паміж яго хімічным складам (першаснай структурай) і функцыяй. як праект геному чалавека. У той жа час метады эксперыментальнага вызначэння структуры бялку тэхналагічна складаныя, дарагія і моцна (больш чым на два парадкі) адстаюць ад метадаў вызначэння хімічнага складу. Такім чынам, па стане на сакавік 2010 года ў агульнадаступных базах дадзеных было захоўваецца амаль 10 мільёнаў бялковых паслядоўнасцей [3], і гэтая колькасць працягвае хутка расці, у той час як намаганні буйных цэнтраў структурнай генетыкі ва ўсім свеце зрабілі цэнтралізаваную базу дадзеных бялковых структур PDB [4]. толькі да 60000 канструкцый. Здаецца, запоўніць прабел паміж колькасцю паслядоўнасцей і структур бялкоў можна толькі шляхам тэарэтычнага мадэлявання структуры бялкоў. У наш час [калі?] Існуе мноства прыкладаў, калі камп'ютэрныя мадэлі бялкоў практычна выкарыстоўваюцца ў біялогіі і медыцыне, у прыватнасці для распрацоўкі лекаў. Такім чынам, веданне структуры бялку можа падштурхнуць патэнцыйных партнёраў да бялковага ўзаемадзеяння, што падштурхне даследчыкаў распрацаваць або ўдакладніць новыя ферменты або антыцелы, альбо, напрыклад, растлумачыць фенатыпы праведзеных мутацый альбо, у якасці альтэрнатывы, дапамагчы вызначыць месцы мутацыі для змены пэўных фенатыпаў.
Складанасць праблемы і тыпы метадаў мадэлявання - Прагназаванне структуры бялку складана па многіх прычынах. Па-першае, колькасць магчымых прасторавых канфігурацый бялкоў вельмі вялікая. Па-другое, фізічныя прынцыпы структуры і стабільнасці бялку яшчэ не да канца вывучаны. Для дасягнення поспеху ў пабудове мадэлі метады прагназавання структуры павінны рэалізаваць стратэгічны план для эфектыўнага пошуку прасторы магчымых структур і выбару найбольш верагодных кандыдатаў для роднай структуры. У цяперашні час існуе два асноўныя, канцэптуальна розныя тыпы метадаў звужэння прасторы пошуку структурных канформацый. вавёркі: 1) метады на аснове інфармацыі, заснаваныя на ведах, атрыманых з эксперыментальна вызначаных структур (метады, заснаваныя на ведах), і 2) фізічныя метады на аснове асноўных Мадэляванне малекулярнай дынамікі (Мадэляванне першых прынцыпаў альбо мадэляванне Ab initio)

Метады першага тыпу выкарыстоўваюць здагадку, што шуканая структура бялку можа быць падобная на адну ці некалькі вядомых бялковых структур, ці хаця б складацца з элементарныя структурныя блокі такіх бялкоў. Метады другога тыпу не выкарыстоўваюць інфармацыю з вядомых структур, але ў асноўным заснаваныя на спрошчаных энергетычных патэнцыялах і выкарыстоўваюць прыблізныя стратэгіі пошуку мінімуму энергетычнага ландшафту для мадэлявання.
Прагназаванне структуры па мадэлі
Калі сярод вядомых структур можна знайсці тыя, для якіх ёсць падставы сцвярджаюць, што яны могуць быць некалькі падобныя на аб'ект мадэлявання, тады яны могуць быць выкарыстаны ў якасці шаблона для пабудовы мадэлі. Гэты тып метаду называецца мадэляваннем на аснове шаблонаў. Узоры можна знайсці пры дапамозе прамых параўнальных метадаў мадэлявання, такіх як BLAST або FASTA, альбо больш складаных метадаў распазнавання структурна падобных бялкоў для слабага ці практычна непрызнавальнага паслядоўнасці (метады распазнання складання альбо нарэзкі). Апошняя група метадаў заснавана на прынцыпе, што структура эвалюцыйна больш кансерватыўная, чым паслядоўнасць, і таму часам можна знайсці звязаныя вавёркі з рознымі паслядоўнасцямі, а потым паспрабаваць «узмацніць» паслядоўнасць патрэбнага бялку праз структуру малюнка. Тэарэтычна такія вавёркі могуць быць выкрытыя шляхам пабудовы і параўнання паслядоўных профіляў патрэбнага бялку і вядомых структур. бялок у гэтай сям'і. Па меры росту структуры базы дадзеных такое мадэляванне становіцца магчымым для павелічэння колькасці бялкоў.
Прагназаванне бялку без бялку
Калі ні адзін з вышэйпералічаных метадаў не можа знайсці шаблон, тады выкарыстоўваюцца так званыя метады без шаблонаў або дэ. новыя метады). Беспарадныя метады ўключаюць у сябе так званыя фрагментаваныя метады і чыста фізічныя метады. Непасрэднае мадэляванне пераўтварэння бялку метадамі малекулярнай дынамікі з энергетычнай функцыяй, якая ўлічвае дэталі ўзаемадзеяння на атамным узроўні, у наш час практычна невырашальная з-за высокага попыту на вылічальныя рэсурсы. Таму большасць метадаў ab initio выкарыстоўвае спрошчаную атамную структуру бялкоў.
У наш час гэтыя метады менш надзейныя, чым шаблоны, але часам яны могуць будаваць мадэлі з агульнай формай, блізкай да пра ўласную структуру шуканага бялку. таксама CASP
Спасылкі
↑ Moult, J., et al. (1995). Маштабны эксперымент па ацэнцы метадаў прагназавання структуры бялку. Вавёркі: структура функцыі, генетыка, 23 (3). р. ii - IV.
↑ Anfinsen C (1972). Фарміраванне і стабілізацыя структуры бялку. Biochem. Дж. 128 (4). р. 737–49. PMID 4565129.
↑ [1]
↑ [2] - Знешнія крыніцы - CASP - Хатняя старонка


Передбачення структури білків

Випадкові Статті

Гродненське воєводство

Гродненське воєводство

Гро́дненське воєводство — історична адміністративно-територіальна одиниця у складі Великого кня...
Василівка (Любашівський район)

Василівка (Любашівський район)

Васи́лівка — село в Україні, в Любашівському районі Одеської області. Населення становить 112 о...
Третя ступінь

Третя ступінь

Долорес Костелло Луїз Дрессер Оператор Хел Мор Монтаж Кларенс Колстер Кінокомпанія Warner Bros...
Намо

Намо

Намо — один з районів лаос ເມືອງ муанг провінції Удомсай, Лаос1 Приміткиред ↑ Maplandia wor...