białkowa bioinformatyka strukturalna...
TRANSCRIPT
![Page 1: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/1.jpg)
2009-01-09 1
Bioinformatyka – wykład 9, 9.XII.2008
białkowa bioinformatyka strukturalna
–
c.d.
![Page 2: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/2.jpg)
2009-01-09 2
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
![Page 3: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/3.jpg)
2009-01-09 3
Wiązania wodorowe...... a struktury drugorzędowe
Łańcuch białkowy
H-bond
donor
H-bond
acceptor
![Page 4: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/4.jpg)
2009-01-09 4
Poziomy organizacji struktury białka
![Page 5: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/6.jpg)
2009-01-09 6
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
![Page 7: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/7.jpg)
2009-01-09 7
Struktura białka – jak wygląda?
all-atom representation
ribbon representation
surface representation
Jak warto sobie wyobrażać strukturę białka?
![Page 8: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/8.jpg)
2009-01-09 8
Kształt –
fold. Cα Struktura łańcucha głównego
![Page 9: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/9.jpg)
2009-01-09 9
Kształt –
fold. Wiązania wodorowe łańcucha głównego
![Page 10: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/10.jpg)
2009-01-09 10
Szczegóły atomowe, np. miejsca aktywne, dokowanie ligandów
![Page 11: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/11.jpg)
2009-01-09 11
Wybór przedstawienia białka zależy od zadawanych pytań
![Page 12: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/12.jpg)
2009-01-09 12
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
![Page 13: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/13.jpg)
2009-01-09 13
Powierzchnia białka
•
Powierzchnia molekularna (Connolly‘ego)
•
Powierzchnia dostępna dla rozpuszczalnika (Richardsa)
protein
solvent
![Page 14: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/14.jpg)
2009-01-09 14
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych.
•
analiza i porównywanie struktur białek
![Page 15: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/15.jpg)
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...
![Page 16: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/16.jpg)
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
![Page 17: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/17.jpg)
2009-01-09 17
Plan wykładu
•
sposoby przedstawienia struktur białkowych
•
powierzchnia białka •
programy do obrazowania struktur białkowych
•
analiza i porównywanie struktur białek
![Page 18: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/18.jpg)
2009-01-09 18
Klasy struktur białkowych
few secondary structure elements
all-alphaalpha/beta
all-beta
![Page 19: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/19.jpg)
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
![Page 20: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/21.jpg)
2009-01-09 21
Kształt (fold) a topologia
myohemeyrthrin
ferritin
![Page 22: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/24.jpg)
2009-01-09 24
podobnie jak identyczność
sekwencji, RMSD ma sens tylko dla określonego
dopasowania i regionu sekwencji
![Page 25: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/25.jpg)
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
![Page 26: białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.omega.sggw.waw.pl/~p.jankowski/images/KP_bioinfo/bioinformatyka…sposoby przedstawienia struktur białkowych ... aall-atom representation](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051721/5a847c197f8b9a882e8b8bc9/html5/thumbnails/26.jpg)
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