2011-01-17 1 Bioinformatyka – wykład 10 21.XII.2010 białkowa bioinformatyka strukturalna, c.d. [email protected]
2011-01-17 1
Bioinformatyka – wykład 10
21.XII.2010 białkowa bioinformatyka
strukturalna, c.d.
2011-01-17 2
Regiony nieuporządkowane – disordered
regions
•
trudna definicja•
trudne do przewidzenia
•
nie zawsze tożsame z pętlami•
nie zawsze tożsame z regionami o niskiej specyficzności
•
ważne biologicznie•
sprzężenie zwijania białka i wiązania
•
duże znaczenie praktyczne
2011-01-17 3
Regiony nieuporządkowane – gdzie?
•
pętle / zwoje•
”gorące pętle”
(wg czynników temperatury ze struktur krystalograficznych)
•
obszary o brakujących współrzędnych (w strukturach krystalograficznych i NMR)
przewidywanie –
np. sieci neuronowe
2011-01-17 4
Kalcyneuryna
• extremely sensitive to protease digestion:
a disordered ensemble; • confirmed in X-ray diffraction structure by missing coordinates•
disorder likely to be essential to provide calmodulin
(right) with space needed
to completely surround its target helix
...the existence and commonness of proteins with intrinsic disorder
call for a reassessment of the structure-function paradigm...
(Wright and Dyson )
2011-01-17 8
Granice dokładności przewidywań
strukturalnych
•
Ograniczone zestawy danych do „uczenia” algorytmów
•
Niejednoznaczność
definicji przedmiotu przewidywań
–
np. struktura II-rzędowa
•
Warto łączyć
różne przewidywania – pamiętać
o kontekście. Np. fosforylacja-
wewnątrz komórki; glikozylacja
–
na zewnątrz
•
Interpretacja
2011-01-17 9
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
2011-01-17 10
Struktura białka – jak wygląda?
all-atom representation
ribbon representation
surface representation
Jak warto sobie wyobrażać strukturę białka?
2011-01-17 15
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
2011-01-17 16
Powierzchnia białka
•
Powierzchnia molekularna (Connolly‘ego)
•
Powierzchnia dostępna dla rozpuszczalnika (Richardsa)
protein
solvent
2011-01-17 17
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
2011-01-17 18
Przykładowe programy do obrazowania struktur białkowych
•
Rasmol
-
klasyka•
PDB website> Jmol, WebMol
•
Swiss-PDBviewer•
Komercyjne –
Sybyl
(Tripos), InsightII
(Accelrys), Schrödinger•
dziesiątki innych...
2011-01-17 19
Istotne cechy programów do obrazowania struktur
•
Szybkość
operacji –
np. obroty•
Jakość
obrazu –
np. powierzchnie
•
Operacje na wielu strukturach•
Operacje na sekwencjach
•
Połączenie z bazami danych •
Połączenie z programami do modelowania struktur
2011-01-17 20
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
2011-01-17 21
Klasy struktur białkowych
few secondary structure elements
all-alphaalpha/beta
all-beta
2011-01-17 22
Popularne systemy klasyfikacji struktur białkowych
•
SCOP -
visual
inspection
& automated methods, A. Murzin
http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/
•
CATH -
semi-automatic, http://www.cathdb.info
•
FSSP –
automated
(DALI) http://ekhidna.biocenter.helsinki.fi/dali
2011-01-17 23
Porównywanie struktur
•
Porównanie dwóch modeli tej samej struktury
•
Porównanie dwóch bliskich homologów•
Porównanie białek o podobieństwie odległym (w najlepszym razie)
a)
dopasowanie sekwencji oczywisteb)
dopasowanie sekwencji niejednoznaczne
2011-01-17 25
Dopasowanie struktur białkowych
Dopasowanie (alignment) strukturalne -
struktura 3D
domeny jednego białka jest nakładana na
strukturę
domeny drugiego białka tak, aby średnia odległość między odpowiednimi
atomami struktur była możliwie jak
najmniejsza;
•
Podobieństwo strukturalne mogą
wykazywać
białka, które nie wykazują
podobieństwa sekwencji.
•
Podobieństwo strukturalne może, ale nie musi świadczyć o związkach ewolucyjnych.
•
Podobieństwo strukturalne może, ale nie musi świadczyć o podobieństwie funkcji
2011-01-17 26
porównanie struktur -
programy
DALI
-
Distance Alignment Tool; dopasowanie macierzy
odległości
VAST
-
Vector alignment Search Tool; dopasowanie
wektorowe; wektory
opisujące struktury
drugorzędowe
FATCAT
-
Flexible Alignment allowing Twists
LGA
–
lokalna i globalna optymalizacja RMSD (longest
continuous
segments
& global
distance
test)
Wybór metody porównania struktur zależy od problemu