2009-01-09 1
Bioinformatyka – wykład 9, 9.XII.2008
białkowa bioinformatyka strukturalna
–
c.d.
2009-01-09 2
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
2009-01-09 3
Wiązania wodorowe...... a struktury drugorzędowe
Łańcuch białkowy
H-bond
donor
H-bond
acceptor
2009-01-09 4
Poziomy organizacji struktury białka
2009-01-09 5
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
2009-01-09 6
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
2009-01-09 7
Struktura białka – jak wygląda?
all-atom representation
ribbon representation
surface representation
Jak warto sobie wyobrażać strukturę białka?
2009-01-09 8
Kształt –
fold. Cα Struktura łańcucha głównego
2009-01-09 9
Kształt –
fold. Wiązania wodorowe łańcucha głównego
2009-01-09 10
Szczegóły atomowe, np. miejsca aktywne, dokowanie ligandów
2009-01-09 11
Wybór przedstawienia białka zależy od zadawanych pytań
2009-01-09 12
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
2009-01-09 13
Powierzchnia białka
•
Powierzchnia molekularna (Connolly‘ego)
•
Powierzchnia dostępna dla rozpuszczalnika (Richardsa)
protein
solvent
2009-01-09 14
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
2009-01-09 15
Przykładowe programy do obrazowania struktur białkowych
•
Rasmol
-
klasyka•
PDB website> Jmol, WebMol
•
Swiss-PDBviewer•
Komercyjne –
Sybyl
(Tripos), InsightII
(Accelrys), Schrödinger•
dziesiątki innych...
2009-01-09 16
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
2009-01-09 17
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
2009-01-09 18
Klasy struktur białkowych
few secondary structure elements
all-alphaalpha/beta
all-beta
2009-01-09 19
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
2009-01-09 20
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
2009-01-09 21
Kształt (fold) a topologia
myohemeyrthrin
ferritin
2009-01-09 22
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
2009-01-09 23
Dopasowanie strukturalne (alignment)
diJ =
odległość:
(xi
- xJ
)2
+ (yi
- yJ
)2
+ (zi
- zJ
)2
b
c
d
ef
αβ
γδ
ε
ζ
Root mean square deviation-
zwykle Cα
2009-01-09 24
podobnie jak identyczność
sekwencji, RMSD ma sens tylko dla określonego
dopasowania i regionu sekwencji
2009-01-09 25
Macierz odległości / macierz kontaktów
Macierz kontaktów –
uproszczona (0 albo 1) macierz odległosci. reszty pozostajace
”w kontakcie”, (np. < 5
A).
białka posiadają
podobną
strukturę, ->
macierze są
podobne
10 40
0 10
3020 60
20 30 40 50 60 70
70
0
10
20
30
40
50
60
70
a b c
a
b
c
80
80
2009-01-09 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
Top Related