WikiDer > Сюжет дополнительности - Википедия

Complementarity plot - Wikipedia
Наглядное описание графика дополнительности с его различными областями
Распределение точек на графике комплементарности, соответствующих скрытым боковым цепям аминокислот из кристаллической структуры белка с высоким разрешением

В график дополнительности (CP) - это графический инструмент для структурной проверки атомных моделей для обоих сложенных глобулярные белки и белок-белковые интерфейсы.[1][2][3] Он основан на вероятностном представлении предпочтительных аминокислота ориентация боковой цепи, аналогичная предпочтительной ориентации основной цепи Сюжеты Рамачандрана). Это потенциально может помочь прояснить сворачивание белка а также переплет. Обновленные версии программного обеспечения доступны и поддерживаются в github для обоих свернутых глобулярных белков[4] а также межбелковые комплексы.[5] Программное обеспечение входит в состав биоинформатических инструментов OmicTools.[6] и инструменты Delphi.[7]

Фон

Валидация трехмерных кристаллических структур белка традиционно основана на множестве параметров, начиная от (i) распределения остатков в Рамачандран сюжет,[8][9] (ii) отклонения от идеальности,[10][11] для длин связей и углов, (iii) атомные короткие контакты (оценки стерического столкновения),[12] (iv) распределение конформеров боковой цепи (ротамеров)[13] и (v) параметры водородной связи.[14] Появление графика комплементарности в качестве инструмента структурной проверки белков по существу обеспечивает конъюгацию традиционных подходов. CP обнаруживает как локальные ошибки в координатах атомов, так и правильно сопоставляет аминокислотную последовательность с ее естественной трехмерной складкой, расположенной среди ловушек. График дополнительности основан на комбинированном использовании формы и электростатической дополнительности.[1] полностью / частично скрытых остатков относительно их окружения, образованного остальной частью полипептидной цепи, и является чувствительным индикатором гармонии или дисгармонии внутренних остатков в отношении сил ближнего и дальнего действия, поддерживающих нативную складку. Термин «участок комплементарности» (CP), возможно, неправильный, поскольку на самом деле существует три графика, каждый из которых обслуживает определенный диапазон воздействия растворителя на нанесенные на график остатки (CP1, CP2, CP3 для могильных урн 1, 2, 3).

Графическое описание

Сюжет дополнительности во многом был вдохновлен сюжетом Рамахнадрана по своему замыслу (но не по его физико-химическим характеристикам). Сюжет Рамачандрана детерминирован по своей природе, в отличие от СР вероятностный. График Рамачандрана касается углов кручения главной цепи, и ошибки в таких параметрах существенно ограничены локально. Напротив, CP имеет дело с геометрической и электростатической подгонкой внутренних боковых цепей с их локальным и нелокальным окружением. Дисгармония (несоответствие) в этих сопряженных параметрах может возникать из-за множества ошибок, возникающих из-за валентных углов или скручиваний фактически всей свернутой полипептидной цепи. Однако, по аналогии с графиком Рамачандрана, область внутри первого контура называется «вероятной» (аналогично «разрешенной» области), между первым и вторым контуром - «менее вероятной» («частично разрешенной») и за пределами второго контура. contour 'невероятный' ('запрещенный').

Приложения

CP имеет множество приложений как в экспериментальной, так и в вычислительной структурной биологии.[2] Тщательное исследование влияния небольших ошибок в валентных углах / скручиваниях как в основной, так и в боковой цепи на общую складку показывает, что CP эффективен в обнаружении этих ошибок, даже при нарушении других уже существующих параметров, основанных на запрете локальных стерическое совпадение и отклонение от идеальности. Последствия таких небольших угловых ошибок не ограничиваются локально, что приводит к геометрическому и электростатическому несоответствию внутренних остатков по всей складке, потенциально обнаруживаемым CP. Эти ошибки могут возникать из-за (i) несоответствия кручений боковой цепи / неправильного назначения ротамеров (особенно актуально для структур с низким разрешением), (ii) неправильного отслеживания траекторий основной цепи во время уточнения (что приводит к ошибкам низкой интенсивности, распространенным по вся полипептидная цепь). CP может также обнаруживать аномалии упаковки и, в частности, потенциально может сигнализировать о несбалансированных частичных зарядах внутри белков. Это полезно при моделировании гомологии и дизайне белков. Вариант сюжета (CPint)[15] также был создан и стал доступным для исследования подобных ошибок в интерфейсах белок-белок.


CPдок:

CPдок

В отличие от графиков с остатками, для графика дополнительности также доступен вариант, а именно CPдок [16] для построения отдельных значений Sc, EC для границы раздела белок-белок и определения, таким образом, качества сложной атомной структуры (решенной экспериментально или построенной с помощью вычислений) в ней. Sc,[17] EC[18] представляют собой форму и электростатическую комплементарность, вычисленную для «взаимодействующих белок-белковых поверхностей», первоначально предложенные Питером Колманом и его коллегами в 1990-х годах. CPdock изначально разрабатывался как функция подсчета баллов, чтобы служить в качестве начального фильтра при стыковке белок-белок и может быть очень полезным инструментом в дизайне белков.

Программного обеспечения

http://www.saha.ac.in/biop/www/sarama.html

Рекомендации

  1. ^ а б Басу С., Бхаттачарья Д., Банерджи Р. (2012) Само-комплементарность в белках: преодоление разрыва между связыванием и сворачиванием. Biophys J 102: 2605–2614. DOI: 10.1016 / j.bpj.2012.04.029 http://www.saha.ac.in/biop/www/sarama.html
  2. ^ а б Басу С., Бхаттачарья Д., Банерджи Р. (2014) Применение графика комплементарности при обнаружении ошибок и проверке структуры белков. Индийский журнал J Biochem Biophys 51: 188–200
  3. ^ Басу С., Бхаттачарья Д., Валлнер Б. (2014) SARAMAint: График комплементарности для интерфейса белок-белок. J Bioinforma Intell Control 3: 309–314. DOI: 10.1166 / jbic.2014.1103
  4. ^ басу, санкар (26 июня 2017 г.). "SARAMA-updated: график комплементарности: инструмент проверки структуры глобулярных белков".
  5. ^ басу, санкар (26 июня 2017 г.). "SARAMAint-updated: график комплементарности для интерфейса белок-белок (CPint)".
  6. ^ «SARAMA: инструмент биоинформатики для проверки структуры | Анализ структуры белка». omictools.
  7. ^ Группа, профессор Эмиль Алексов. «Вычислительная биофизика и биоинформатика». compbio.clemson.edu.
  8. ^ Рамачандран Г.Н., Рамакришнан К., Сасисекхаран В. Стереохимия конфигураций полипептидных цепей. J.Mol. Биол., 1963, 7, 95-99.
  9. ^ Клейвегт, Г.Дж., Джонс, Т.А., Phi / Psi-chology: снова в Рамачандране. Структура., 1996, 4, 1395–1400.
  10. ^ Тоу У.Г., Вринд Г. О сложности уточняющих ограничений Энга и Хубера: тау-угол в качестве примера. Acta Cryst D, 2010, 66, 1341–1350.
  11. ^ Ласковски, Р.А., Макартур, М.В., Мосс, Д.С., Торнтон, Дж. М., PROCHECK: программа для проверки стереохимического качества белковых структур. J. Appl. Кристаллогр., 1993, 26, 283-291.
  12. ^ Дэвис, И. В., Ливер-Фэй, А., Чен, В. Б., Блок, Дж. Н., Капрал, Г. Дж., Ван, X., Мюррей, Л. В., Арендал, В. Б., III, Сноэйинк, Дж., Ричардсон, Дж. С., Ричардсон, округ Колумбия , MolProbity: всеатомные контакты и проверка структуры белков и нуклеиновых кислот. Nucl. Кислоты. Res.,35, W375 – W383.
  13. ^ Шаповалов, М.С., и Данбрак, Р.Л., мл. Сглаженная библиотека ротамеров, зависимая от остова, для белков, полученных на основе оценок и регрессий адаптивной плотности ядра. Структура., 2001, 19, 844-858.
  14. ^ Хоофт Р.В.У., Сандер К. и Вринд Г., Позиционирование атомов водорода путем оптимизации сетей водородных связей в белковых структурах. Белки., 1996, 26, 363-376.
  15. ^ Басу, Санкар; Бхаттачарья, Дхананджай; Валлнер, Бьорн (1 декабря 2014 г.). «SARAMAint: график комплементарности для интерфейса белок-белок». Журнал биоинформатики и интеллектуального управления. 3 (4): 309–314. Дои:10.1166 / jbic.2014.1103.
  16. ^ Басу, Санкар (07.12.2017). «CPdock: график комплементарности для стыковки белков: реализация электростатики мультидиэлектрического континуума». Журнал молекулярного моделирования. 24 (1): 8. Дои:10.1007 / s00894-017-3546-у. ISSN 0948-5023. PMID 29218430.
  17. ^ Lawrence, M.C .; Колман, П. М. (1993-12-20). «Комплементарность формы на границах раздела белок / белок». Журнал молекулярной биологии. 234 (4): 946–950. Дои:10.1006 / jmbi.1993.1648. ISSN 0022-2836. PMID 8263940.
  18. ^ Маккой, А. Дж .; Chandana Epa, V .; Колман, П. М. (1997-05-02). «Электростатическая комплементарность на интерфейсах белок / белок». Журнал молекулярной биологии. 268 (2): 570–584. Дои:10.1006 / jmbi.1997.0987. ISSN 0022-2836. PMID 9159491.