ГенЯМР

Метод GeNMR (GEnerate NMR Structures) — это первый полностью автоматизированный метод определения структуры белка на основе шаблонов, который использует как химические сдвиги ЯМР , так и ограничения расстояния на основе NOE . ^{[ 1 ]}

В дополнение к подходу, основанному на шаблонах, веб-сервер GeNMR также предлагает режим сворачивания белка ab initio , который начинает сворачивание с расширенной структуры. Веб-сервер GeNMR создает ансамбль координат PDB в течение периода от 20 минут до 4 часов, в зависимости от размера белка, загрузки сервера, качества и типа экспериментальной информации, а также выбранных параметров протокола. Веб-сервер GeNMR состоит из двух частей: внешнего веб-интерфейса (написанного на Perl и HTML) и серверной части, состоящей из восьми различных программ выравнивания, генерации и оптимизации структуры, а также трех локальных баз данных.

Вход

GeNMR принимает и обрабатывает данные химического сдвига 1H, 13C или 15N основной цепи и боковой цепи практически любой комбинации (только HA, только HN, только HA+HN, HA+HN+боковой цепи H, только CA, только CA+CB, CA+CO только, HA+CA+CB, HN+CA+CB, только HN+15N, HN,+15N+CA, HN+15N+CA+CB и т. д.). Это позволяет GeNMR обрабатывать как небольшие пептиды (где обычно измеряются только сдвиги H), так и большие белки (где могут быть доступны только сдвиги N или C). Входные файлы должны включать данные о химическом сдвиге в формате NMR-STAR 2.1 и ограничения по расстоянию в формате XPLOR / CNS ( подробнее см. здесь ). Минимальная длина последовательности составляет 30 остатков.

Выход

Результат типичного расчета структуры GeNMR состоит из определяемого пользователем набора координат PDB с наименьшей энергией в простом загружаемом текстовом формате. Кроме того, в верхней части выходной страницы представлены подробные сведения об общем показателе энергии (до и после минимизации энергии) и корреляциях химических сдвигов (между наблюдаемыми и рассчитанными сдвигами). Если оценка не опускается ниже определенного порога, вверху страницы печатается предупреждение.

Подпрограммы

Блок-схема, описывающая логику обработки, используемую в GeNMR, показана справа. GeNMR использует ряд известных программ и баз данных. К ним относятся Proteus2 для выполнения структурного моделирования, PREDITOR для расчета углов скручивания на основе химических сдвигов, PPT-DB для сравнительного моделирования и выравнивания и CS23D для расчета структур белка только на основе химических сдвигов. GeNMR также использует несколько известных внешних программ, включая Rosetta для сворачивания ab initio без NOE и XPLOR-NIH для моделирования отжига и уточнения на основе NOE. Более полный список подпрограмм GeNMR приведен на странице CS23D .

Гомологическое моделирование

GeNMR использует моделирование гомологии и определение последовательностей/структур для быстрого создания модели первого прохода исследуемого белка. Использование моделирования/потоков гомологии в GeNMR позволяет значительно ускорить расчеты его структуры, поскольку модели гомологии часто можно создать и уточнить за минуту или две.

Генетический алгоритм

GeNMR также использует генетические алгоритмы, позволяющие осуществлять конфигурационную выборку и структурное уточнение с использованием недифференцируемых показателей, таких как показатели химического сдвига ShiftX. Генетический алгоритм GeNMR создает популяцию исходных структур, а затем использует комбинации мутаций, кроссинговеров, замен сегментов и изгибающихся движений для всесторонней выборки конформационного пространства. Затем отбираются 25 структур с наименьшей энергией, дублируются и передаются на следующий раунд конформационной выборки.

Функции оценки

Потенциальные функции, используемые в GeNMR, взяты из функций, используемых в CS23D и Proteus2 . Потенциалы, основанные на знаниях, включают информацию о предсказанной/известной вторичной структуре, радиусе вращения, энергии водородных связей, количестве водородных связей, допустимых углах скручивания основной и боковой цепи, радиусах контакта атомов (проверка ударов), информацию о дисульфидных связях и модифицированной резьбе. энергия, основанная на потенциале Брайанта и Лоуренса . Компонент химического сдвига потенциала GeNMR использует взвешенные коэффициенты корреляции, рассчитанные между наблюдаемыми и рассчитанными SHIFTX сдвигами уточняемой структуры.

Сценарии расчета

В настоящее время GeNMR может использовать шесть различных сценариев вычислений. Эти сценарии включают в себя:

только химический сдвиг — запрос имеет гомолог в базе данных;
только химический сдвиг — запрос не имеет гомолога в базе данных;
Только NOE — запрос имеет гомолог в базе данных;
Только NOE — запрос не имеет гомолога в базе данных;
NOE и химический сдвиг — запрос имеет гомолог в базе данных;
NOE и химический сдвиг — запрос не имеет гомолога в базе данных.

См. также

Ссылки

^ Бержанский, Марк; Тан П; Лян Дж; Круз Дж.А.; Чжоу Дж; Чжоу Ю; Бассетт Э; МакДонелл С; Лу П; Лин Г; Уишарт Д.С. (30 апреля 2009 г.). «GeNMR: веб-сервер для быстрого определения структуры белка на основе ЯМР» . Нуклеиновые кислоты Рез . 37 (проблема с веб-сервером): W670-7. дои : 10.1093/нар/gkp280 . ПМК 2703936 . ПМИД 19406927 .

[GeNMR-1] Бержанский, Марк; Тан П; Лян Дж; Круз Дж.А.; Чжоу Дж; Чжоу Ю; Бассетт Э; МакДонелл С; Лу П; Лин Г; Уишарт Д.С. (30 апреля 2009 г.). «GeNMR: веб-сервер для быстрого определения структуры белка на основе ЯМР» . Нуклеиновые кислоты Рез . 37 (проблема с веб-сервером): W670-7. дои : 10.1093/нар/gkp280 . ПМК 2703936 . ПМИД 19406927 .

[ 1 ]