Isang gabay para sa mga pamamaraan ng diskarte sa paghula ng protina at software

Upang maisagawa ang kanilang biological na pag-andar, ang mga protina ay natitiklop sa isa o higit pang mga tukoy na pagsasaayos, na dinidikta ng kumplikado at nababaligtad na mga pakikipag-ugnay na hindi covalent. Ang pagtukoy ng istraktura ng isang protina ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-ubos ng oras at medyo mahal na mga teknolohiyang tulad ng crystallography, nuclear-magnetic resonance spectroscopy, at dalawahan polarization interferometry. Ang software ng Bioinformatics ay binuo upang makalkula at mahulaan ang mga istruktura ng protina batay sa kanilang mga pagkakasunud-sunod ng amino acid.

Isang pagbabalik sa istraktura ng protina

Bilang isang kahalili sa mga pang-eksperimentong teknolohiya, ang pagtatasa ng istraktura at mga tool ng paghuhula ay makakatulong sa mahulaan ang istraktura ng protina ayon sa mga pagkakasunud-sunod ng amino-acid. Ang paglutas ng istraktura ng isang naibigay na protina ay lubos na mahalaga sa gamot (halimbawa, sa disenyo ng droga) at biotechnology (halimbawa, sa disenyo ng nobelang enzymes). Ang larangan ng computational na hula ng protina ay sa gayon ay patuloy na umuusbong, kasunod ng pagtaas ng computational na kapangyarihan ng mga makina at pagbuo ng mga intelihenteng algorithm.

Mayroong apat na antas ng istraktura ng protina (figure 1). Sa hula na istraktura ng protina, ang pangunahing istraktura ay ginagamit upang mahulaan ang pangalawang at tersiyaryong mga istruktura.

Ang pangalawang istruktura ng mga protina ay naisalokal na natitiklop sa loob ng chain ng polypeptide na pinatatag ng mga bono ng hydrogen. Ang pinaka-karaniwang mga pangalawang istruktura ng protina ay ang mga alpha helice at mga beta sheet.

Ang tersiyaryong istraktura ay ang pangwakas na anyo ng protina sa sandaling ang magkakaibang pangalawang istruktura lahat ay nakatiklop sa isang 3D na istraktura. Ang pangwakas na hugis na form at gaganapin nang magkasama sa pamamagitan ng ionic interaction, disulphide bridges at van de Waals pwersa.

Apat na antas ng istraktura ng protina. Larawan mula sa Khanacademy.org.

Mga pamamaraan ng paghuhula ng istruktura ng protina at software

Ang isang mahusay na bilang ng software na paghuhula ng istraktura ay binuo para sa dedikadong mga tampok ng protina at partikular, tulad ng prediksyon ng karamdaman, paghuhula ng dinamika, paghuhula sa pagpapanatili ng istraktura, atbp. Ang mga pamamaraan ay kinabibilangan ng pagmomolde ng homology, protina ng thread, mga pamamaraan ng init ng init, panghuhula sa pangalawang istraktura, at transmembrane helix at paghula ng signal ng peptide.

Ang pagpili ng tamang pamamaraan ay palaging nagsisimula sa pamamagitan ng paggamit ng pangunahing pagkakasunud-sunod ng hindi kilalang protina at paghahanap ng database ng protina para sa mga homologues (figure 2).

Pagpasya ng paggawa ng tsart para sa pamamaraan ng paghuhula ng istraktura ng protina.

Narito ang ilang detalyadong pamamaraan para sa hula ng istraktura ng protina:

  • Mga tool sa paghula ng pangalawang istraktura

Nahuhulaan ng mga tool na ito ang mga lokal na pangalawang istruktura batay lamang sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng protina. Ang mahuhulaan na mga istraktura ay pagkatapos ihambing sa marka ng DSSP, na kinakalkula batay sa crystallographic na istraktura ng protina (higit pa sa marka ng DSSP dito).

Ang mga pamamaraan ng prediksyon para sa pangalawang istraktura higit sa lahat ay umaasa sa mga database ng kilalang mga istruktura ng protina at mga modernong paraan ng pag-aaral ng makina tulad ng mga neural nets at sumusuporta sa mga makina ng vector.

Narito ang ilang mahusay na tool para sa panghuhula sa pangalawang istraktura.

  • Istruktura ng tersiya

Ang mga tool sa paghula sa tersiyaryo (o 3-D) ay nahuhulog sa dalawang pangunahing pamamaraan: Ab initio, at paghahambing sa pagmomolde ng protina.

Ang mga pamamaraan ng paghula ng protina ng Ab initio (o de novo) na pagtatangka upang mahulaan ang mga istrukturang tersiyaryo mula sa mga pagkakasunud-sunod batay sa mga pangkalahatang prinsipyo na namamahala sa protina na natitiklop na mga energetiko at / o mga istatistika ng mga pagkakasunud-sunod na mga tampok na nakuha ng mga katutubong istruktura, nang walang paggamit ng mga tahasang mga template.

Ang lahat ng impormasyon tungkol sa istruktura ng tersiyaryo ng isang protina ay naka-encode sa pangunahing istraktura nito (iyon ay, ang pagkakasunod-sunod ng amino acid). Gayunpaman, ang isang napakalaking bilang ng mga ito ay maaaring mahulaan, na kung saan ang isa lamang ang may kaunting libreng enerhiya at katatagan na kinakailangan upang makatiklop nang maayos. Ang hula ng istraktura ng protina ng init sa init ay nangangailangan ng malawak na dami ng lakas at oras ng pagkalkula upang malutas ang katutubong pagbabagong-anyo ng isang protina, at nananatiling isa sa mga nangungunang hamon para sa modernong agham.

Karamihan sa mga tanyag na server ay kasama si Robetta (gamit ang Rosetta software package), SWISS-MODEL, PEPstr, QUARK. Mag-browse ng isang kumpletong listahan dito.

Kung ang isang protina ng kilalang tersiyaryong istraktura ay nagbabahagi ng hindi bababa sa 30% ng pagkakasunud-sunod nito sa isang potensyal na homolog ng hindi natukoy na istraktura, ang mga pamamaraan ng paghahambing na overlay ang hindi alam na istruktura ng hindi kilala gamit ang kilala ay maaaring magamit upang mahulaan ang malamang na istraktura ng hindi alam. Ang homology modeling at protein threading ay dalawang pangunahing diskarte na gumagamit ng naunang impormasyon sa iba pang katulad na protina upang magmungkahi ng isang hula ng isang hindi kilalang protina, batay sa pagkakasunud-sunod nito.

Ang homology modeling at protein threading software ay kinabibilangan ng RaptorX, FoldX, HHpred, I-TASSER, at marami pa.

Mga Sanggunian

Hulaan ang istruktura ng protina ng De novo. Wikipedia.

Hulaan ang istruktura ng protina. Wikipedia