Белоктордун түзүлүшүн божомолдоо методдору жана программалары үчүн колдонмо

Биологиялык функцияларын аткаруу үчүн белоктор татаал жана кайталануучу коваленттик эмес өз ара аракеттенүү менен шартталган бир же бир нече конкреттүү шайкештиктерге өтүшөт. Белоктун түзүлүшүн аныктоого убакытты талап кылган жана салыштырмалуу кымбат техникалар, мисалы, кристаллография, ядролук-магниттик-резонанстык спектроскопия жана кош поляризациялык интерферометрия кирет. Биоинформатика программасы аминокислота ырааттуулугунун негизинде белоктордун түзүлүшүн эсептөө жана болжолдоо үчүн иштелип чыккан.

Белоктордун түзүлүшүн эске алуу

Эксперименталдык техникага альтернатива катары структураны талдоо жана божомолдоо куралдары аминокислота ырааттуулугуна жараша белоктордун түзүлүшүн болжолдоого жардам берет. Белоктун түзүлүшүн чечүү медицинада (мисалы, дары-дармектерди жасоодо) жана биотехнологияда (мисалы, жаңы ферменттерди жасоодо) өтө маанилүү. Ошентип, эсептөөчү белокту болжолдоо тармагы машиналардын эсептөө күчүнүн жогорулашынан жана акылдуу алгоритмдердин өнүгүүсүнөн кийин тынымсыз өнүгүп жатат.

Белоктордун структурасынын төрт деңгээли бар (1-сүрөт). Белоктордун түзүлүшүн божомолдоодо баштапкы түзүлүш экинчи жана үчүнчү түзүлүштөрдү болжолдоо үчүн колдонулат.

Белоктордун экинчилик структуралары суутек байланыштары менен турукташкан полипептиддик чынжырдын ичинде локалдаштырылган бүктөлүшөт. Белоктордун эң көп кездешүүчү экинчи түзүлүштөрү - альфа спейздери жана бета барактары.

Үчүнчү түзүлүш белоктун акыркы формасы болуп, ар кандай экинчи түзүлүштөрдүн баары 3D түзүмүнө киргенде болот. Бул акыркы форма иондук өз ара аракеттенүү, дисульфиддик көпүрөлөр жана ван де Вааль күчтөрү аркылуу түзүлөт жана чогулат.

Белоктордун структурасынын төрт деңгээли. Сүрөт Khanacademy.org.

Белоктордун түзүлүшүн божомолдоо методдору жана программалары

Белоктордун өзгөчөлүктөрү жана өзгөчөлүктөрү үчүн түзүлүштү божомолдоо боюнча көптөгөн программалар иштелип чыккан, мисалы, бузулууларды болжолдоо, динамиканы божомолдоо, структураны сактоону болжолдоо ж.б. сигнал пептид божомолдоо.

Туура ыкманы тандоо ар дайым белгисиз белоктун баштапкы тизмегин колдонуудан жана гомологдор үчүн белок базасын издөөдөн башталат (2-сүрөт).

Белоктордун түзүлүшүн божомолдоо ыкмасы боюнча чечим кабыл алуу диаграммасы.

Белоктордун түзүлүшүн божомолдоонун бир нече деталдуу ыкмалары келтирилген:

  • Экинчи структураны божомолдоо куралдары

Бул куралдар белоктун аминокислота тизмегине гана негизделген жергиликтүү экинчи структураларды болжолдойт. Болжолдонгон структуралар протеиндин кристаллографиялык түзүлүшү боюнча эсептелген DSSP упайына салыштырылат (бул жерде DSSP упайы боюнча).

Экинчи структураны болжолдоо ыкмалары негизинен белгилүү протеиндик түзүлүштөрдүн маалымат базаларына жана нейрон тармактары жана вектордук машиналар сыяктуу заманбап техниканы үйрөнүүгө негизделет.

Экинчи структураны божомолдоонун бир нече мыкты куралы.

  • Үчүнчү түзүлүш

Үчүнчү (же 3-D) түзүлүштү божомолдоо куралдары эки негизги ыкмага бөлүшөт: Ab демилги жана белоктордун салыштырма моделдөө.

Ab tashabbio (же de novo) белоктордун түзүлүшүн божомолдоо методдору белоктуу шаблонду колдонбостон, белокторду чогултуучу энергияны жана / же жергиликтүү структуралар ээ болгон конформациялык өзгөчөлүктөрдүн статикалык тенденцияларын жөнгө салуучу жалпы принциптерге негизделген үчүнчү курамдарды алдын-ала болжолдоого аракет кылат.

Белоктун үчүнчү курамындагы бардык маалыматтар анын баштапкы түзүлүшүндө (б.а. аминокислоталар тизмегинде) коддолгон. Бирок, алардын өтө көп санын болжолдоого болот, алардын ичинен бирөөсү гана керектүү минималдуу бекер энергия жана туруктуулукту талап кылат. Ab initio протеин түзүмүн божомолдоо, ошондуктан бир протеиндин жергиликтүү түзүлүшүн чечүү үчүн көп эсептөө күчү жана убакыт талап кылынат жана азыркы илим үчүн эң негизги көйгөйлөрдүн бири.

Эң популярдуу серверлерге Robetta (Rosetta программалык пакетин колдонуп), SWISS-MODEL, PEPstr, QUARK кирет. Бул жерде толук тизмесин карап чыгыңыз.

Белгилүү үчүнчү түзүлүштүн белогу өзүнүн ырааттуулугунун 30% дан кем эмесин потенциалы аныкталбаган структуранын гомологу менен бөлүшсө, белгисиз структуранын болжолдуу структурасын божомолдоо менен, салыштырмалуу ыкмаларды колдонсо болот. Гомологияны моделдөө жана белокторду өздөштүрүү эки башка стратегия болуп саналат, алар ушул сыяктуу протеин жөнүндө алдын-ала маалыматты колдонуп, анын ырааттуулугуна негизделген белгисиз белокту болжолдоону сунуш кылат.

Гомологияны моделдөө жана белокторду жиптөө программасы RaptorX, FoldX, HHpred, I-TASSER жана башкалар кирет.

шилтемелер

Де ново протеининин түзүлүшүн божомолдоо. Wikipedia.

Белоктордун түзүлүшүн божомолдоо. Wikipedia