Я-ТАССЕР
 Конвейер I-TASSER для прогнозирования структуры и функций белков. | |
| Разработчик(и) | Ян Чжан Лаборатория |
|---|---|
| Веб-сайт | жанглаб |
I-TASSER ( Iterative ASSE Threading биоинформатический ) mbly Refinement — метод прогнозирования трехмерной модели структуры белковых молекул на основе аминокислотных последовательностей. [1] Он обнаруживает шаблоны структур из банка данных белков с помощью метода, называемого распознаванием складок (или резьбой ). Полноразмерные модели структуры создаются путем повторной сборки структурных фрагментов из шаблонов резьбы с использованием обмена репликами моделирования Монте-Карло . I-TASSER — один из наиболее успешных методов прогнозирования структуры белка , проводимых в рамках всего сообщества в экспериментах CASP .
I-TASSER был расширен для прогнозирования функций белка на основе структуры, который предоставляет аннотации о лигандов сайте связывания , онтологии генов и комиссиях ферментов путем структурного сопоставления структурных моделей целевого белка с известными белками в базах данных функций белков. [2] [3] У него есть онлайн-сервер, построенный в лаборатории Ян Чжана в Мичиганском университете в Анн-Арборе , позволяющий пользователям отправлять последовательности и получать предсказания структуры и функций. Автономный пакет I-TASSER доступен для скачивания на сайте I-TASSER .
Рейтинг в CASP
[ редактировать ]I-TASSER (как «Zhang-Server») неизменно считается лучшим методом в CASP , эксперименте всего сообщества, направленном на определение лучших методов предсказания структуры в области сворачивания белков и предсказания структуры белков . CASP проводится каждые два года, начиная с 1994 года. [4]
- № 1 в CASP7 (2006 г.) [5]
- № 1 в CASP8 (2008 г.): Официальный рейтинг CASP8 (164 объекта).
- № 2 в CASP9 (2010 г.): Официальный рейтинг CASP9 (147 целей)
- № 1 в CASP10 (2012 г.): Официальный рейтинг CASP10 (127 целей)
- № 1 в CASP11 (2014 г.): Официальный рейтинг CASP11 (126 целей)
- № 1 в CASP12 (2016 г.): Официальный рейтинг CASP12 (96 целей)
- № 1 в CASP13 (2018 г.): Официальный рейтинг CASP13 (112 целей)
- № 1 в CASP14 (2020 г.): Официальный рейтинг CASP14 (96 целей)
Метод и конвейер
[ редактировать ]I-TASSER — это основанный на шаблонах метод прогнозирования структуры и функций белка. [1] Этот конвейер состоит из шести последовательных этапов:
- 1. Прогноз вторичной структуры с помощью PSSpred.
- 2. Обнаружение шаблонов с помощью LOMETS [6]
- 3. Сборка фрагментной структуры с использованием моделирования Монте-Карло с обменом репликами. [7]
- 4. Выбор модели путем кластеризации структурных ложных целей с использованием SPICKER. [8]
- 5. Уточнение структуры на атомном уровне с помощью моделирования молекулярной динамики с использованием фрагментов (FG-MD) [9] или МодРефинер [10]
- 6. Аннотация структурной биологической функции от COACH [11]
Он-лайн сервер
[ редактировать ] |
Сервер I-TASSER позволяет пользователям автоматически генерировать прогнозы структуры и функций белков.
- Вход
- Обязательный:
- Аминокислотная последовательность длиной от 10 до 1500 остатков.
- Необязательно (пользователь может предоставить дополнительные ограничения и шаблоны для облегчения моделирования I-TASSER):
- Контактные ограничения
- Карты расстояний
- Включение специальных шаблонов
- Исключение специальных шаблонов
- Вторичные структуры
- Обязательный:
- Выход
- Прогноз структуры:
- Прогноз вторичной структуры
- Прогноз доступности растворителя
- Топ-10 центровок резьбы от LOMETS
- 5 лучших полноразмерных моделей атомов (ранжирование основано на плотности кластеров)
- Топ-10 белков в PDB, структурно наиболее близких к предсказанным моделям
- Предполагаемая точность прогнозируемых моделей (включая оценку достоверности всех моделей, прогнозируемую оценку TM и RMSD для первой модели, а также ошибку на остаток во всех моделях)
- Оценка B-фактора
- Функция прогнозирования:
- Классификация ферментов (EC) и показатель достоверности
- Термины Gene Ontology (GO) и показатель достоверности
- Сайты связывания лигандов и показатель достоверности
- Изображение предсказанных сайтов связывания лигандов
- Прогноз структуры:
Отдельный люкс
[ редактировать ]I-TASSER Suite — это загружаемый пакет автономных компьютерных программ, разработанный лабораторией Ян Чжан для прогнозирования и уточнения структуры белков, а также аннотаций функций белков на основе структуры. [12] По лицензии I-TASSER исследователи имеют доступ к следующим автономным программам:
- I-TASSER: автономный пакет I-TASSER для прогнозирования и уточнения трехмерной структуры белков.
- COACH: программа аннотации функций, основанная на COFACTOR, TM-SITE и S-SITE.
- COFACTOR: программа для прогнозирования сайта связывания лиганда, номера EC и термина GO.
- TM-SITE: структурно-ориентированный подход для прогнозирования сайта связывания лиганда.
- S-SITE: основанный на последовательностях подход для предсказания сайта связывания лиганда.
- LOMETS: набор локально установленных программ потоковой обработки для распознавания метасерверных белковых сгибов.
- MUSTER: Поточная программа для идентификации шаблонов из неизбыточной библиотеки структур белков.
- SPICKER: Программа кластеризации для идентификации модели белка, близкой к нативной, по структурам-приманкам.
- HAAD: Программа для быстрого добавления атомов водорода в структуры белков с тяжелыми атомами.
- EDTSurf: программа для построения триангулированных поверхностей белковых молекул.
- ModRefiner: программа для создания и уточнения моделей белков на атомном уровне на основе следов C-альфа.
- NW-align: надежная программа для выравнивания последовательностей белков с помощью алгоритма Нидлмана-Вунша .
- PSSPred: высокоточная программа для прогнозирования вторичной структуры белков.
- Библиотека: Библиотека структурных и функциональных шаблонов I-TASSER еженедельно обновляется и находится в свободном доступе для пользователей I-TASSER.
Справочные документы
- Инструкцию по загрузке и установке I-TASSER Suite можно найти в README.txt .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Рой А., Куцукурал А., Чжан Ю (2010). «АЙ-ТАССЕР: единая платформа для автоматизированного прогнозирования структуры и функций белков» . Протоколы природы . 5 (4): 725–738. дои : 10.1038/нпрот.2010.5 . ПМК 2849174 . ПМИД 20360767 .
- ^ Рой А., Ян Дж., Чжан Ю. (2012). «COFACTOR: точный сравнительный алгоритм для аннотации функций белка на основе структуры» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (проблема с веб-сервером): W471–W477. дои : 10.1093/нар/gks372 . ПМЦ 3394312 . ПМИД 22570420 .
- ^ Чжан С., Фреддолино П.Л., Чжан Ю (2017). «COFACTOR: улучшенное предсказание функции белка за счет объединения информации о структуре, последовательности и межбелковом взаимодействии» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (П1): W291–W299. дои : 10.1093/нар/gkx366 . ПМК 5793808 . ПМИД 28472402 .
- ^ Моулт, Дж; и др. (1995). «Крупномасштабный эксперимент по оценке методов прогнозирования структуры белка» (PDF) . Белки . 23 (3): ii–iv. дои : 10.1002/прот.340230303 . ПМИД 8710822 .
- ^ Бэтти, JN; и др. (2007). «Автоматические прогнозы серверов в CASP7» . Белки . 69 (Приложение 8): 68–82. дои : 10.1002/прот.21761 . ПМИД 17894354 .
- ^ Ву С, Чжан Ю (2007). «LOMETS: локальный метапоточный сервер для предсказания структуры белков» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (10): 3375–3382. дои : 10.1093/нар/gkm251 . ПМК 1904280 . ПМИД 17478507 .
- ^ Свендсен Р.Х., Ван Дж.С. (1986). «Точная копия спинового стекла по методу Монте-Карло». Письма о физических отзывах . 57 (21): 2607–2609. дои : 10.1103/physrevlett.57.2607 . ПМИД 10033814 .
- ^ Чжан Ю, Сколник Дж (2004). «SPICKER: кластерный подход для выявления почти нативных белковых складок». Журнал вычислительной химии . 25 (6): 865–871. дои : 10.1002/jcc.20011 . ПМИД 15011258 .
- ^ Чжан Дж, Лян Ю, Чжан Ю (2011). «Уточнение структуры белка на атомном уровне с использованием выборки конформации молекулярной динамики на основе фрагментов» . Структура . 19 (12): 1784–1795. дои : 10.1016/j.str.2011.09.022 . ПМК 3240822 . ПМИД 22153501 .
- ^ Сюй Д, Чжан Ю (2011). «Повышение физического реализма и структурной точности моделей белков путем двухэтапной минимизации энергии на атомном уровне» . Биофизический журнал . 101 (10): 2525–2534. дои : 10.1016/j.bpj.2011.10.024 . ПМЦ 3218324 . ПМИД 22098752 .
- ^ Ян Дж., Рой А., Чжан Ю. (2013). «Распознавание сайта связывания белка с лигандом с использованием сравнения субструктур, специфичных для комплементарного связывания, и выравнивания профиля последовательности» . Биоинформатика . 29 (20): 2588–2595. doi : 10.1093/биоинформатика/btt447 . ПМЦ 3789548 . ПМИД 23975762 .
- ^ Ян Дж., Рой А., Чжан Ю. (2015). «Комплекс I-TASSER: предсказание структуры и функций белка» . Природные методы . 12 (1): 7–8. дои : 10.1038/nmeth.3213 . ПМЦ 4428668 . ПМИД 25549265 .