График дополнительности
 | Судя по всему, основной автор этой статьи тесно связан с ее предметом. ( декабрь 2019 г. ) |
График комплементарности (CP) — это графический инструмент для структурной проверки атомных моделей как для свернутых глобулярных белков , так и для интерфейсов белок-белок . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Он основан на вероятностном представлении предпочтительной ориентации боковой цепи аминокислот , аналогичной предпочтительной ориентации основной цепи на графиках Рамачандрана ). Потенциально это может служить для выяснения белков сворачивания и связывания . Обновленные версии пакета программного обеспечения доступны и поддерживаются на GitHub для обоих свернутых глобулярных белков. [ 4 ] а также межбелковые комплексы. [ 5 ] Программное обеспечение включено в наборы биоинформатических инструментов OmicTools. [ 6 ] и инструменты Delphi. [ 7 ]
Фон
[ редактировать ]Проверка трехмерных кристаллических структур белков традиционно основана на множестве параметров, начиная от (i) распределения остатков на графике Рамачандрана , [ 8 ] [ 9 ] (ii) отклонения от идеальности, [ 10 ] [ 11 ] для длин связей и углов, (iii) атомные короткие контакты (оценки стерических столкновений), [ 12 ] (iv) распределение конформеров боковой цепи (ротамеров) [ 13 ] и (v) параметры водородной связи. [ 14 ] Появление графика комплементарности как инструмента структурной проверки белков, по сути, обеспечивает сопряжение традиционных подходов. CP обнаруживает как локальные ошибки в координатах атомов, так и правильно сопоставляет аминокислотную последовательность с ее естественной трехмерной складкой, расположенной среди приманок. График дополнительности основан на совместном использовании формы и электростатической дополнительности. [ 1 ] полностью/частично скрытых остатков по отношению к их окружению, состоящих из остальной части полипептидной цепи, и является чувствительным индикатором гармонии или дисгармонии внутренних остатков по отношению к силам ближнего и дальнего действия, поддерживающим нативную складку. Термин «график комплементарности» (CP), возможно, является неправильным, поскольку на самом деле существует три графика, каждый из которых соответствует заданному диапазону воздействия растворителя на нанесенные на график остатки (CP1, CP2, CP3 для захоронений 1, 2, 3).
Иллюстрированное описание
[ редактировать ]График дополнительности был во многом вдохновлен графиком Рамахнадрана по своему дизайну (но не по своим физико-химическим характеристикам). График Рамачандрана имеет детерминированный характер, в отличие от графика CP, который является вероятностным. График Рамачандрана касается углов скручивания основной цепи, и ошибки в таких параметрах по существу ограничены локально. Напротив, CP имеет дело с геометрическим и электростатическим соответствием внутренних боковых цепей их локальному и нелокальному окружению. Дисгармония (несоответствие) в этих сопряженных параметрах может возникнуть из-за множества ошибок, возникающих из-за валентных углов или перекручиваний фактически всей свернутой полипептидной цепи. Однако, аналогично графику Рамачандрана, область внутри первого контура называется «вероятной» (аналог «разрешенной» области), между первым и вторым контуром - «менее вероятной» («частично разрешенной») и за пределами второго контура. контур «невероятно» («недопустимо»).
Приложения
[ редактировать ]CP имеет множество применений как в экспериментальной, так и в вычислительной структурной биологии. [ 2 ] Тщательное исследование влияния небольших ошибок в валентных углах/кручении как основной, так и боковой цепи на общую складку показывает, что CP эффективен в обнаружении этих ошибок даже при несостоятельности других уже существующих параметров, основанных на запрете локальных изменений. стерическое перекрытие 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 обнаруживаемому CP. Эти ошибки могут возникать из-за (i) несоответствия торсионов 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, распространяющимся по всю полипептидную цепь). CP также может обнаруживать аномалии упаковки и, в частности, потенциально может сигнализировать о несбалансированных частичных зарядах внутри белков. Это полезно при моделировании гомологии и дизайне белков. Версия сюжета (CPint) [ 15 ] также был создан и доступен для исследования подобных ошибок в межбелковых интерфейсах.
КП- док
[ редактировать ]
В отличие от графиков остатков, для графика дополнительности также доступен вариант, а именно CP- док. [ 16 ] для построения отдельных значений Sc, EC для границы раздела белок-белок и определения, таким образом, качества сложной атомной структуры (либо экспериментально решенной, либо построенной с помощью вычислений) в ней. наук, [ 17 ] ЕС [ 18 ] — это форма и электростатическая комплементарность, рассчитанные для «взаимодействующих белково-белковых поверхностей», первоначально предложенные Питером Колманом и его коллегами в 1990-х годах. CPdock был в первую очередь разработан как функция оценки, которая может служить начальным фильтром при докинге белков и может быть очень полезным инструментом при проектировании белков, как это недавно было продемонстрировано в исследованиях COVID как при подсчете, так и при оценке пристыкованных белков. комплексы для устранения эффекта связывания ко-субстрата при направленном связывании ингибитора. [ 19 ] [ 20 ]
Программное обеспечение
[ редактировать ]CP@SINP: http://www.saha.ac.in/biop/www/sarama.html
CP: https://github.com/nemo8130/SARAMA-обновлено
CPint: https://github.com/nemo8130/SARAMAint-updated
CPdock: https://github.com/nemo8130/CPdock.
EnCPdock (веб-сервер): https://scinetmol.in/EnCPDock/
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Басу С., Бхаттачария Д., Банерджи Р. (2012)Самомполняемость белков: преодоление разрыва между связыванием и сворачиванием. Биофиз Дж 102:2605–2614. doi: 10.1016/j.bpj.2012.04.029 http://www.saha.ac.in/biop/www/sarama.html
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Басу С., Бхаттачария Д., Валлнер Б. (2014) SARAMAint: График комплементарности для интерфейса белок-белок. J Bioinforma Intell Control 3:309–314. дои: 10.1166/jbic.2014.1103
- ^ Басу, Санкар (26 июня 2017 г.). «Обновление SARAMA: график комплементарности: инструмент проверки структуры глобулярных белков» . Гитхаб .
- ^ Басу, Санкар (26 июня 2017 г.). «SARAMAint-обновлено: график комплементарности для интерфейса белок-белок (CPint)» . Гитхаб .
- ^ «SARAMA: биоинформатический инструмент для проверки структуры | Анализ структуры белка» . омиктулс .
- ^ Группа, профессор Эмиль Алексов. «Вычислительная биофизика и биоинформатика» . compbio.clemson.edu .
{{cite web}}:|last1=имеет общее имя ( справка ) - ^ Рамачандран, Г.Н., Рамакришнан, К., Сасисекхаран, В., Стереохимия конфигураций полипептидных цепей. Дж.Мол. биол., 1963, 7 , 95-99.
- ^ Клейвегт, Г.Дж., Джонс, Т.А., Фи/Психология: возвращение к Рамачандрану. Структура., 1996, 4 , 1395–1400.
- ^ Таув, В.Г., и Вриенд, Г., О сложности ограничений уточнения Энга и Хубера: пример угла тау. Acta Cryst D, 2010, 66, 1341–1350.
- ^ Ласковски, Р.А., Макартур, М.В., Мосс, Д.С., Торнтон, Дж.М., PROCHECK: программа для проверки стереохимического качества белковых структур. Дж. Прил. Кристаллогр., 1993, 26 , 283-291.
- ^ Дэвис, И.В., Ливер-Фэй, А., Чен, В.Б., Блок, Дж.Н., Капрал, Г.Дж., Ван, X., Мюррей, Л.В., Арендал, В.Б., III, Снойинк, Дж., Ричардсон, Дж.С., Ричардсон, Округ Колумбия, MolProbity: контакты всех атомов и проверка структуры белков и нуклеиновых кислот. Нукл. Кислоты. Рез., 35, W375–W383.
- ^ Шаповалов, М.С., и Данбрек, Р.Л., младший. Сглаженная зависимая от скелета библиотека ротамеров для белков, полученная на основе адаптивных оценок плотности ядра и регрессий. Структура., 2001, 19, 844-858.
- ^ Хоофт, Р.В.В., Сандер, К., и Врайенд, Г., Позиционирование атомов водорода путем оптимизации сетей водородных связей в белковых структурах. Белки., 1996, 26 , 363-376.
- ^ Басу, Санкар; Бхаттачарья, Дхананджай; Валлнер, Бьорн (1 декабря 2014 г.). «SARAMAint: график дополнительности интерфейса белок-белок». Журнал биоинформатики и интеллектуального управления . 3 (4): 309–314. дои : 10.1166/jbic.2014.1103 .
- ^ Басу, Санкар (07 декабря 2017 г.). «CPdock: график комплементарности для стыковки белков: реализация электростатики многодиэлектрического континуума». Журнал молекулярного моделирования . 24 (1): 8. дои : 10.1007/s00894-017-3546-y . ISSN 0948-5023 . ПМИД 29218430 . S2CID 23174519 .
- ^ Лоуренс, MC; Колман, премьер-министр (20 декабря 1993 г.). «Форма комплементарности на границах раздела белок/белок». Журнал молекулярной биологии . 234 (4): 946–950. дои : 10.1006/jmbi.1993.1648 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 8263940 .
- ^ Маккой, Эй Джей; Чандана Эпа, В.; Колман, премьер-министр (2 мая 1997 г.). «Электростатическая комплементарность на границах раздела белок/белок». Журнал молекулярной биологии . 268 (2): 570–584. дои : 10.1006/jmbi.1997.0987 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 9159491 .
- ^ Басу, Санкар; Чакраварти, Девлина; Бхаттачарья, Дхананджай; Саха, Пампа; Патра, Хирак К. (31 мая 2021 г.). «Вероятные блокаторы Spike RBD в молекулярном дизайне SARS-CoV2 и лежащая в основе динамика взаимодействия на основе структурных дескрипторов высокого уровня» . Журнал молекулярного моделирования . 27 (6): 191. дои : 10.1007/s00894-021-04779-0 . ISSN 0948-5023 . ПМЦ 8165686 . ПМИД 34057647 .
- ^ Басу, Санкар; Ассаф, Саймон С.; Техё, Фабиан; Руман, Марианна; Пуччи, Фабрицио (2021). «BRANEart: Определить сильные и слабые области стабильности в мембранных белках» . Границы биоинформатики . 1 . дои : 10.3389/fbinf.2021.742843 . ISSN 2673-7647 . ПМЦ 9581023 . ПМИД 36303753 .