Protein quruluşunu proqnozlaşdırma üsulları və proqramları üçün bir bələdçi

Bioloji funksiyalarını yerinə yetirmək üçün zülallar mürəkkəb və geri dönməyən qeyri-kovalent qarşılıqlı təsirlərdən irəli gələn bir və ya daha çox xüsusi uyğunlaşma halına gəlir. Bir zülalın quruluşunu təyin etmək, vaxt aparan və nisbətən bahalı texnika, məsələn kristalloqrafiya, nüvə-maqnetik rezonans spektroskopiyası və ikili qütbləşmə interferometri ilə əldə edilə bilər. Bioinformatika proqramı, amin turşusu ardıcıllığı əsasında zülal quruluşlarını hesablamaq və proqnozlaşdırmaq üçün hazırlanmışdır.

Protein quruluşuna dair bir nəticə

Təcrübə texnikasına alternativ olaraq, struktur analizi və proqnozlaşdırma vasitələri amin turşusu ardıcıllığına görə protein quruluşunu təxmin etməyə kömək edir. Verilmiş bir zülalın quruluşunu həll etmək tibbdə (məsələn, dərman dizaynında) və biotexnologiyada (məsələn, yeni fermentlərin dizaynında) çox vacibdir. Hesablama zülalının proqnozlaşdırılması sahəsi beləliklə dəzgahların hesablama gücünün artması və ağıllı alqoritmlərin inkişafından sonra daim inkişaf edir.

Protein quruluşunun dörd səviyyəsi var (şəkil 1). Protein quruluşunun proqnozlaşdırılmasında ilkin quruluş ikincili və üçüncü quruluşları proqnozlaşdırmaq üçün istifadə olunur.

Zülalların ikincil quruluşları, hidrogen bağları ilə sabitlənmiş polipeptid zənciri içərisində lokallaşdırılmış qatlanır. Ən çox yayılmış ikincil zülal quruluşları alfa spiral və beta təbəqələrdir.

Üçüncü quruluş, fərqli ikitərəfli quruluşların hamısı bir 3D quruluşa qatlandıqdan sonra zülalın son formasıdır. Bu son forma ion qarşılıqlılığı, disülfid körpüləri və van de Waals qüvvələri ilə birlikdə meydana gəlir və birləşdirilir.

Dörd səviyyədə protein quruluşu. Şəkil Khanacademy.org.

Protein quruluşunu proqnozlaşdırma üsulları və proqram təminatı

Xüsusi zülal xüsusiyyətləri və spesifikliyi, məsələn, pozğunluq proqnozu, dinamikanın proqnozlaşdırılması, quruluşun qorunması proqnozlaşdırılması və s. Üçün çox sayda quruluş proqnozlaşdırılması proqramı hazırlanmışdır. Yanaşmalara homoloji modelləşdirmə, zülal ipliyi, ab təşəbbüs metodları, ikinci dərəcəli quruluş proqnozu və transmembran sarmalığı və s. siqnal peptid proqnozu.

Doğru metodu seçmək həmişə naməlum zülalın ilkin ardıcıllığından istifadə edərək və homologlar üçün zülal məlumat bazasını axtarmağa başlayır (şəkil 2).

Protein quruluşunu proqnozlaşdırma metodu üçün qərar qəbul etmə cədvəli.

Protein quruluşunu proqnozlaşdırmaq üçün bir neçə detallı metod:

  • Orta quruluşu proqnozlaşdırma vasitələri

Bu vasitələr yalnız zülalın amin turşusu ardıcıllığına əsaslanan yerli ikincili quruluşları proqnozlaşdırır. Proqnozlaşdırılan strukturlar daha sonra zülalın kristaloqrafik quruluşu əsasında hesablanan DSSP hesabı ilə müqayisə edilir (daha çox burada DSSP hesabı var).

İkinci dərəcəli quruluş üçün proqnoz metodları əsasən məlum protein strukturlarının məlumat bazalarına və sinir torları və dəstək vektor maşınları kimi müasir maşın öyrənmə metodlarına əsaslanır.

Budur, ikincil quruluşu proqnozlaşdırmaq üçün əla bir vasitədir.

  • Üçüncü quruluş

Üçüncü (və ya 3-D) quruluşu proqnozlaşdırma vasitələri iki əsas metoda: Ab başlanğıcı və müqayisəli protein modelləşdirmə.

Ab tashabbio (və ya de novo) protein quruluşunu proqnozlaşdırma metodları, üçüncü quruluşları zülal qatlama enerjisini və / və ya yerli quruluşların əldə etdiyi uyğunluq xüsusiyyətlərinin statistik meyllərini idarə edən ümumi şablonlardan istifadə etmədən tənzimləməyə çalışır.

Bir zülalın üçüncü quruluşu haqqında bütün məlumatlar ilkin quruluşda (yəni amin turşusu ardıcıllığında) kodlanır. Ancaq bunların çox sayda olduğunu təxmin etmək olar, bunlardan yalnız biri düzgün şəkildə qatlanmaq üçün tələb olunan minimal pulsuz enerji və sabitliyə malikdir. Zülalın quruluşunu proqnozlaşdırmaq beləliklə bir zülalın yerli quruluşunu həll etmək üçün çoxlu sayda güc və vaxt tələb edir və müasir elm üçün ən vacib problemlərdən biri olaraq qalır.

Ən populyar serverlər arasında Robetta (Rosetta proqram paketindən istifadə etməklə), SWISS-MODEL, PEPstr, QUARK. Tam siyahıya baxın.

Məlum olan üçüncü quruluşun bir zülalı, ardıcıllığının ən az 30% -ni potensialı müəyyən edilməmiş bir quruluşun homologu ilə bölüşürsə, bilinməyən quruluşu bilinən ilə üst-üstə düşən müqayisəli metodlardan, bilinməyən quruluşun proqnozlaşdırılması üçün istifadə edilə bilər. Homoloji modelləşdirmə və zülal ipliyi, ardıcıllığına əsaslanaraq naməlum bir zülalın proqnozunu irəli sürmək üçün digər oxşar proteinlər haqqında əvvəlcədən məlumatı istifadə edən iki əsas strategiyadır.

Homoloji modelləşdirmə və zülal iplik proqramı RaptorX, FoldX, HHpred, I-TASSER və daha çoxunu əhatə edir.

İstinadlar

De novo protein quruluşunun proqnozu. Vikipediya.

Protein quruluşunun proqnozu. Vikipediya