Bioinformatyka

Transkrypt

Bioinformatyka

Bioinformatyka
– wykład 8, 27.XI.2012
białkowa
bioinformatyka strukturalna – c.d.
2013-01-21
[email protected]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
1
Plan wykładu
• regiony nieuporządkowane
• sposoby przedstawienia struktur
białkowych
• powierzchnia białka
• programy do obrazowania struktur
białkowych
• analiza i porównywanie struktur białek
2013-01-21
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
2013-01-21
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
2013-01-21
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 )
2013-01-21
5
Nieporządek – przewidywarka
komercyjna
2013-01-21
6
Nieporządek – przewidywarka
http://dis.embl.de
2013-01-21
7
Nieporządek w kalmodulinie
2013-01-21
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. fosforylacjawewnątrz komórki; glikozylacja – na
zewnątrz
• Interpretacja
2013-01-21
9
Wiązania wodorowe...
... a struktury drugorzędowe
H-bond acceptor
Łańcuch
białkowy
H-bond donor
2013-01-21
10
Poziomy organizacji
struktury białka
2013-01-21
11
Plan wykładu
białkowych
białkowych.
2013-01-21
12
Jak warto
sobie
wyobrażać
Struktura
białka
– jak
wygląda?
strukturę białka?
 all-atom representation
 ribbon representation
 surface representation
2013-01-21
13
Kształt – fold. C
Struktura łańcucha głównego
2013-01-21
14
Kształt – fold.
Wiązania wodorowe łańcucha głównego
2013-01-21
15
Szczegóły atomowe, np. miejsca aktywne,
dokowanie ligandów
2013-01-21
16
Wybór przedstawienia białka
zależy od zadawanych pytań
2013-01-21
17
Plan wykładu
białkowych
białkowych
2013-01-21
18
Powierzchnia białka
• Powierzchnia molekularna (Connolly‘ego)
• Powierzchnia dostępna dla rozpuszczalnika
(Richardsa)
solvent
protein
2013-01-21
19
Plan wykładu
białkowych
białkowych.
2013-01-21
20
Przykładowe programy do
obrazowania struktur białkowych
•
•
•
•
Rasmol - klasyka
PDB website> Jmol, WebMol
Swiss-PDBviewer
Komercyjne – Sybyl (Tripos), InsightII
(Accelrys), Schrödinger
• dziesiątki innych...
2013-01-21
21
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
2013-01-21
22
Plan wykładu
białkowych
białkowych
2013-01-21
23
Klasy struktur białkowych
all-alpha
few
secondary
2013-01-21
structure elements
alpha/beta
all-beta
24
Popularne systemy klasyfikacji
struktur białkowych
• SCOP - visual inspection & automated
methods, A. Murzin http://http://scop.berkeley.edu/
• CATH - semi-automatic, http://www.cathdb.info
• FSSP – automated (DALI)
http://ekhidna.biocenter.helsinki.fi/dali
2013-01-21
25
Porównywanie struktur
•
•
•
a)
b)
Porównanie dwóch modeli tej samej
struktury
Porównanie dwóch bliskich homologów
Porównanie białek o podobieństwie
odległym (w najlepszym razie)
dopasowanie sekwencji oczywiste
dopasowanie sekwencji niejednoznaczne
2013-01-21
26
Kształt (fold) a topologia
myohemeyrthrin
ferritin
2013-01-21
27
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
2013-01-21
28
Dopasowanie strukturalne (alignment)
odległość:
diJ 
(xi - xJ)2 + (yi - yJ)2 + (zi - zJ)2

c
e
a
f
d
b





Root mean square deviation
- zwykle C
2013-01-21
29
podobnie jak identyczność sekwencji,
RMSD ma sens tylko dla określonego
dopasowania i regionu sekwencji
2013-01-21
30
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
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
10
20 30
60
20
30
a
b
a
b
c
40
50
10 40
70
60
c
70
2013-01-21
31
80
porównanie struktur - programy
VAST - Vector alignment Search Tool; dopasowanie wektorowe; wektory opisujące
struktury drugorzędowe
DALI - Distance Alignment Tool; dopasowanie macierzy odległości
FATCAT - Flexible Alignment allowing Twists
LGA – lokalna i globalna optymalizacja RMSD
(longest continuous segments & global distance test)
Wybór metody porównania struktur zależy od problemu
2013-01-21
32

Bioinformatyka

Transkrypt

Podobne dokumenty

Firma Werth-Holz S.A. (www.werth-holz.eu) prowadząca działalność

HISZPANIA - ELEKTRYK Prosimy o przesłanie CV w wersji

Szczegółowy opis techniczny środka trwałego przedmiotu sprzedaży

SŁOWENIA Murarz/Pracownik budowlany

Model stresu: Choroba psychiczna lub fizyczna Reakcje na stres

treść listu

WIELKA BRYTANIA – PRACOWNIK STOŁÓWKI

1 Bielsko-Biała, 21.10.2014 Prof. dr hab. inż. Jan Szadkowski

Wysokie Mazowieckie ,dn. 27.09.2006r Linde Gaz Polska Sp. z o.o.