Проблемы моделирования трехмерной структуры белков. Методы их решения
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
ций потенциальной энергии достигают успеха лишь для некоторых очень небольших белков. В остальных же случаях - тоже, относящихся к маленьким белкам (не более 150 аминокислотных остатков), - прибегают к дополнительным приближениям с целью уменьшить вычислительную сложность расчёта.
Для увеличения вычислительной эффективности, в de novo подходах часто используются упрощённые модели представления белка - отдельные аминокислотные остатки, присутствующие в модели, представлены не так подробно, как в полноатомных подходах: вся боковая цепь моделируется лишь одним-двумя центрами (псевдоатомами). De novo фолдинг проводится в специальном силовом поле, оценивая огромное количество вариантов укладки сворачиваемой молекулы по значению потенциальной энергии. Идентификация конформации, значительно более низкой по потенциальной энергии, чем остальные, может служить признаком конца поиска - аналогично тому, как нативная конформация с некоторым отрывом отстоит от несвёрнутых промежуточных состояний.
Чтобы как-то приблизиться к природному механизму сворачивания, исследователи пытаются выделить в последовательности моделируемого белка структурно консервативные фрагменты (аналогичные тем, что в природе сворачиваются первыми и в дальнейшем уже остаются неизменными) и как бы собирают мозаику из этих фрагментов. Эта процедура позволяет существенно сократить время расчётов.
.Rosetta,-.(4-10),,.TASSER.,(,)-,,.">Одним из научных коллективов, активно занимающихся предсказанием структуры белков de novo, является вашингтонская лаборатория Дэвида Бэйкера. Разрабатываемая ими программа Rosetta генерирует ансамбль моделей, получающихся после сборки структурно-консервативных фрагментов молекулы в специализированном силовом поле. Короткие (4-10 аминокислотных остатков) фрагменты последовательности моделируемого белка выступают зародышами структуры будущей, а конформацию этим фрагментам назначают, используя конформации гомологичных фрагментов из белков с уже известной структурой. Программа TASSER использует похожий подход. Короткие структурные фрагменты собираются в специализированном силовом поле, а результат (модель, предположительно близкая к нативной) выбирается из ансамбля предсказаний с помощью идентификации наиболее плотного структурного кластера - являющегося, по мнению исследователей, гнездом физически реалистичных моделей.
3.Моделирование по гомологии
).">Многие белки имеют типичные мотивы пространственной организации - то есть, принадлежат к различным семействам, образуя родственные группы. Все белки с известной структурой подразделяются на ?3 500 структурных семейств, образующих ?1000 типов пространственной укладки (согласно классификации SCOP - Structural Classification of Proteins ).
Родство между белками (обычно измеряемое степенью идентичности их аминокислотных последовательностей) не случайно: одна из наиболее распространённых гипотез белковой эволюции объясняет родственные отношения дупл