Структура белка

• Как предсказать вторичную структуру белка?

• Как найти и анализировать пространственную структуру, если она известна?

• Что можно делать, если структура неизвестна

Предсказание вторичной структуры белков

Начало 1990хНа Web – очень много программ=> α-спиральные участки, β-стрэнды и

“random coils” или “loops” (с поворотом)Точность предсказания - ~75%

Предсказание вторичная структура белка: PSIPRED

http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/

PSIPRED - output

PSIPRED – графический выход

PredictProtein

o Предсказывает: Вторичную структуру (H, E, C) Для каждого остатка – доступность для

растворителей Трансмембранные сегменты и их топологию Глобулярные участки белка Coiled coil участки PROSITE мотивы в белке Prodom домены Дисульфидные связи Участки с неравномерным а.к.-составомo Запускает META server для исследуемого белкаo Требует регистрацииo http://www.predictprotein.org/

Evaluation of secondary structure prediction

EVA: http://cubic.bioc.columbia.edu/eva/: сравнивает различные серверы по

предсказанию вторичной структуры часто обновляемый список

действующих серверов

PDB – универсальный репозиторий данных по пространственной

структуре белка

PDB – стандартная запись

Still images

Jmol

Как найти гомолога с известной 3D структурой?

BLASTP против PDBДля структурной схожести достаточно даже

невысокой гомологии! (~ 20% id)Чему соответствуют консервативные участки

на структуре?

Cn3D (NCBI -> “Structure”)

Similar viewers:RasMol - www.rasmol.orgSwissPDBviewer - http://www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html/

MMDB Structure

View 3D structure

Как выделить интересные участки?

Что еще бывает? Homology modelling – моделирование структуры на основе

структуры близкого гомолога:– Modeller http://guitar/rockfeller.edu/modeller/modeller/html– SWISS-MODEL

http://www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html Ab initio folding – http://folding.stanford.edu/ Threading – моделирование на основе структур удаленных

гомологов– NCBI Structure – http://

www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/RESEARCH/threading.html– PROSPECT – http://compbio.ornl.gov/structure/prospect/

Симуляция молекулярной динамики:– http://www.scripps.edu/Brooks/– http://molmovdb.mbb.yale.edu/MolMovDB/

Molecular docking (взаимодействие белков между собой или с малыми молекулами):– http://www.bio.vu.nl/nvtb/Docking.html– http://www.biochem.abdn.ac.uk/hex/

(non-coding) RNAs

Моделирование вторичной структурыБазы данных некодирующих РНКПоиск RNA c заданной структуройДостижения биоинформатики:

– miRNA– riboswitches

Почему и здесь надо использовать компьютер?

Non-coding RNAs – как правило, малые молекулы, которым приписывают все больше и больше функций: очень мощный приток новой информации

Вычислительные методы очень эффективны в анализе РНК – вторичная структура, ко-эволюция остатков, растущие базы данных, предсказание малых РНК и их мишеней

Базы данных РНК и предсказание РНК-генов в геноме

Функции РНК зависят от типа – специализированные базы данных

РНК-гены сложно предсказывать – они короткие и не слишком консервативные

Общее свойство всех РНК-молекул – стабильная вторичная структура (известную структуру можно использовать при предсказании)

Мишени miRNA – разные методы предсказания и соответсвующие базы данных

Примеры специализированных баз данных и предсказалок

tRNAs – Sean Eddy, http://www.genetics.wustl.edu/eddy/tRNAscan-SE

rRNAs – филогенический анализ http://rdp.cme.msu.edu/

miRNAs (miRBase) – http://microrna.sanger.ac.uk/ Prediction of miRNA targets

http://pictar.bio.nyu.edu http://bibiserv.techfak.uni-bielefeld.de/rnahybrid/ http://mirna.imbb.forth.gr/microinspector/

Коллекция ресурсов по siRNAs – http://sirna.cgb.ki.se/

Предсказание вторичной структуры РНК - Mfold

http://frontend.bioinfo.rpi.edu/applications/mfold/

Mfold - output

Предсказание структуры гомологичных РНК

Позиции в РНК, участвующие в связывании при образовании вторичной структуры, эволюционируют согласованно – ковариационный анализ

Множественное выравнивание => более эффективное предсказание вторичной структуры

Stand-alone programs (например, http://www.genetics.wustl.edu/software/#cove/

On-line - http://bioinf.fbb.msu.ru/RNAAlign/ (множественное выравнивание и предсказание структуры)

PatScan – поиск структурных РНК известной структуры

http://www-unix.mcs.anl.gov/compbio/PatScan/HTML/scanner.html

PatScan - output

Основная проблема – создать паттерн по структуре!!!(+ к тому, что использовано – правило спаривания :r1={au,gc} p1=10…12 3…8 r1~p1)

Riboswitches

Новый (самый древний!) тип регуляции транскрипции на основе РНК-взаимодействий (распространен, преимущественно, у прокариот)

Был открыт и изучен биоинформатическими методами (российскими учеными!)

Регуляция непосредственным связыванием лиганда – малой молекулы

RFN-элемент: механизм регуляции генов синтеза витамина B2 (FMN)

• Transcription attenuation

• Translation attenuation