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 1990х На Web – очень много программ => α-спиральные участки, β-стрэнды и “random coils” или “loops” (с поворотом) Точность предсказания - ~75%

Предсказание вторичная структура белка: PSIPRED

PSIPRED - output

PSIPRED – графический выход

PredictProtein oПредсказывает: 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.-составом oЗапускает META server для исследуемого белка oТребует регистрации ohttp://

Evaluation of secondary structure prediction 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 PDB Для структурной схожести достаточно даже невысокой гомологии! (~ 20% id) Чему соответствуют консервативные участки на структуре?

Cn3D (NCBI -> “Structure”) Similar viewers: RasMol - SwissPDBviewer - mod/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 –SWISS-MODEL MODEL.htmlhttp:// MODEL.html Ab initio folding – Threading – моделирование на основе структур удаленных гомологов –NCBI Structure – tml tml –PROSPECT – Симуляция молекулярной динамики: – – Molecular docking (взаимодействие белков между собой или с малыми молекулами): – –

(non-coding) RNAs Моделирование вторичной структуры Базы данных некодирующих РНК Поиск RNA c заданной структурой Достижения 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, rRNAs – филогенический анализ miRNAs (miRBase) – Prediction of miRNA targets    Коллекция ресурсов по siRNAs –

Предсказание вторичной структуры РНК - Mfold 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, On-line - (множественное выравнивание и предсказание структуры)

PatScan – поиск структурных РНК известной структуры

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

THI: mechanism of regulation Thermus/Deinococcus group, CFB group Proteobacteria, Translation attenuation Actinobacteria, Cyanobacteria, Archaea Bacillus/Clostridium group, Thermotoga, Fusobacterium, Chloroflexus Transcription attenuation

B12 riboswitch