Δοκιμή και σύγκριση των λογισμικών DALI, CE, MATRAS, VAST για εύρεση και υπέρθεση της 3d δομής. Εφαρμογή τους σε πρωτεΐνες από την PDB Παρουσίαση από: Αθηνά Ροπόδη (ΠΙΒ004)

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

Εισαγωγή  Σήμερα, γνωρίζουμε πως οι συγγενικές πρωτεΐνες δεν χαρακτηρίζονται απαραίτητα από ομολογία στο επίπεδο της αλληλουχίας, αλλά μπορούν να διατηρούν παρόμοια δομή.  Είναι σημαντική η πρόβλεψη και σύγκριση των τρισδιάστατων δομών με βάση την αλληλουχία, τους πίνακες αποστάσεων ή τις συντεταγμένες των C-α στο χώρο.

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

Ο αλγόριθμος Dali  Χρησιμοποιεί πίνακες αποστάσεων, από X-ray crystallography και Nuclear Magnetic Resonance (NMR), που μπορούν να βρεθούν στη PDB.  Στοχεύει στην εύρεση της μεγαλύτερης κοινής δομής μεταξύ 2 πρωτεϊνών και έχει 2 βασικά βήματα: 1. Συστηματική σύγκριση στοιχειωδών υπομονάδων (patterns) και αποθήκευση των όμοιων patterns σε λίστα. 2. Ένας Monte Carlo αλγόριθμος αντιμετωπίζει τη συνδυαστική πολυπλοκότητα της σύνθεσης των patterns σε μεγαλύτερα κομμάτια.

dali_server/ Για εύρεση δομικά συγγενικών πρωτεϊνικών αλυσίδων. Χρειάζεται περίπου 0-3 μέρες, ανάλογα με το φόρτο εργασίας.

Αποτελέσματα για 8abp (L-ARABINOSE-BINDING PROTEIN)

/index.html? DaliLite για εγκατάσταση και εφαρμογή αλγόριθμου σε Linux…

Αποτέλεσμα για σύγκριση 8abp & 2lbp

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

CE method  Στοιχίζει πολυπεπτιδικές αλυσίδες με βάση το διάνυσμα μεταξύ των C -α. Τα ευθυγραμμισμένα κομμάτια αποτελούν τα aligned fragment pairs (AFPs).  Με ευριστικές μεθόδους βρίσκουμε τη βέλτιστη στοίχιση με την καλύτερη RMSD.  Οι αλυσίδες προσδιορίζονται ως: PPPP:C

Applet compare3D

Φορτώνουμε και υπερθέτουμε τις αλυσίδες με αντιπροσώπους διαφόρων βάσεων.

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

MATRAS  Προκύπτει από: MArkovian TRAnsition of Structure evolution  Εδώ, το σκορ ομοιότητας προκύπτει από τις μαρκοβιανές πιθανότητες μετάβασης και χρησιμοποιώντας μια μέθοδο αντικατάστασης αμινοξέων, όπως της Dayhoff.  Επιτρέπει pairwise & multiple alignment, καθώς και σύγκριση με τη βάση των αντιπροσώπων της PDB και τη SCOP

Παρουσίαση αποτελεσμάτων με διάφορα applets και plug-ins.

Αναζητώντας για την 8abpA στο 40% των representatives της PDB, σε μέσω e- mail, λαμβάνουμε τα αποτελέσματα.

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

VAST method  Ονομάστηκε από: Vector Alignment Search Tool  Κάνει σύγκριση μεταξύ των συντεταγμένων των C-α. Ο VAST υπολογίζει τη βέλτιστη υπέρθεση μέσω μιας p-value για μια σειρά συνδυασμών μικρότερων fragments που δεν αλληλοκαλύπτονται.  Οι συγγενικές αλυσίδες που βρίσκονται στην MMDB έχουν ήδη προϋπολογιστεί…

Cn3D  Επίσης, επιλέγουμε View Sequence Alignment και List

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

Συμπεράσματα  Το λογισμικό DALI είναι διαθέσιμο για εγκατάσταση στο σπίτι. Η αναζήτηση σε βάση διαρκεί περισσότερο.  Το CE δεν έχει διαθέσιμο λογισμικό, αλλά είναι αρκετά γρηγορότερο. Έχει, επίσης, applets που βοηθούν στην οπτικοποίηση και συγκρίνει και με αντιπροσώπους άλλων βάσεων.

Συμπεράσματα  Το ΜATRAS έχει πληθώρα applets για οπτικοποίηση και θέλει μέτριο χρόνο για την εκτέλεση σύγκρισης.  Τέλος, στο VAST οι συγγενικές πρωτεΐνες γνωστών αλυσίδων έχουν ήδη υπολογιστεί. Όμοια αποτελέσματα, άριστη εφαρμογή για 3D αναπαράσταση (Cn3D).

Outline  Εισαγωγή  Dali  CE  MATRAS  VAST  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία

Βιβλιογραφία  “Protein Structure Comparison by alignment of distance matrices”,1993, Liisa Holm & Chris Sander  “DaliLite workbench for protein structure comparison”, 2000, Liisa Holm & John Park  “Protein Structure Alignment by Incremental Combinatorial  Extension (CE) of the Optimal Path”, 1998, Ilya N. Shindyalov & Philip E. Bourne  "MATRAS: a program for protein 3D structure comparison", 2003, Kawabata T.  "Protein tertiary structure comparison using the Markov transition model of evolution“, 2000, Kawabata T., Nishikawa.K.  “Surprising similarities in structure comparison.”, 1996, Gibrat JF, Madej T, Bryant SH.  “Threading a database of protein cores”, 1995, Gibrat JF, Madej T, Bryant SH.  “Introduction to Bioinformatics”, Arthur M. Lesk, 2002,p

Τέλος…