Компьютерное моделирование локальных структур биополимеров, включая взаимодействия с лигандами

• Автор: Урошлев, Леонид Андреевич
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Оглавление
Введение

Актуальность

Объект и метод исследования

Цели работы

Научная новизна диссертационного исследования

Практическая значимость

Апробация работы

Структура и объем диссертационного исследования

Обзор литературы

Бета-изгибы. Структура и биологическая значимость

Ионы в структуре белка
Алгоритмы предсказания положения ионов в белках
Глава 1. Исследование бета-изгиба бета-шпильки lls-типа
1.1. Структурные характеристики БНЗ-домена альфа-спектрина
1.2. Замыкание цикла путем перебора пар двугранных углов и оптимизации невязки
1.3. Замыкание цикла с использованием геометрии расстоянии
1.4. Оценка степени «запрещенное» конформации p-изгиба П'-типа
Глава 2. Универсальная процедура получения статистических потенциалов для бивалетных катионов
2.1. Локализация ионов и определение типа ионов в структурах белковых глобул. Случай наиболее распространенных ионов (Zn2+, Са2+, Mg2+)
2.2. Сравнение с имеющимися методами
2.3. Соответствие полученных потенциалов экспериментальным данным
2.4. Предсказание наличия сайта связывания в структуре белка
2.5. Тестирование статистических потенциалов. Скользящий контроль
2.6. Ионы с ограниченной статистикой для обучения
2.7. Тестирование метода локализации ионов в апо-формах белков
2.8. Тестирование алгоритма для апо-форм белков, принадлежащих различным классам SCOP
2.9. Сравнение результатов расчета в апо-формах белков с результатами известных методов
2.10. Тестирование алгоритма для апо-структур белков, полученных в результате

моделирования іп віїісо
Глава 3. Локализация ионов и определение типа ионов в структурах РНК
Обсуждение
Выводы
Список принятых сокращений
Литература

Введение
Актуальность
В различных явлениях реализации генетической информации выделяются в качестве фундаментальных процессы структрообразования в биополимерах и их комплексах. При воспроизведении таких процессов в рамках in silico моделирования всегда возникают вопросы о вкладе физико-химических характеристик биополимеров и роли среды и лигандов в этих явлениях. Все процессы протекают в средах различного химического состава и различных уровней строения, содержащих различные лиганды, которые играют как структурные, так и регуляторные роли. Поскольку in vivo невозможно дискриминировать роли внутриполимерных факторов и лигандов среды в организации локальных структур биополимеров, соответствующие исследования должны быть проведены, если не экспериментально, то • на специальных многоуровневых моделях с вариациями сред и лигандов. Подход in silico, между тем, позволяет различить вклады физико-химических факторов и лигандов в системе иерархических моделей.
В последнее десятилетие особое значение приобрели исследования так называемых нативно неструктурированных белков. Бесструктурные белки -это макромолекулы, в которых вся молекула, либо ее сегменты не обладают компактной пространственной структурой, и часто приобретают ее в комплексах либо с низкомолекулярными лигандами, либо с другими биополимерами.
Вышесказанное означает высокую степень актуальности проблемы компьютерного анализа локальных структур в биополимерах, имея ввиду, прежде всего, разделение роли свойств остовов полипептидной цепи и боковых радикалов биополимеров и среды: молекул воды и ионов металлов.
Если говорить о роли воды и ионов в белках и РНК, то следует разделять

Рис Зв. Гистограмма, показывающая распределение угла омега для 48-49 остатков в альфа-спектринах.
1.2. Замыкание цикла путем перебора пар двугранных углов и оптимизации невязки
Детально изучались как изгибы, так и прилегающие к ним остатки бета-шпильки с номерами остатков с 45-го по 49-ый. Концами изгибного фрагмента считаются атом Са атом 45-ой аминокислоты и N 50-ой. В качестве целевой функции, которая минимизировалась, использовалась невязка, а именно полусумма расстояний между рассчитанными позициями первого и последнего атома шпильки. При этом позиция первого крайнего атома получалась при обходе шпильки от 49 к 45 аминокислоте, позиция последнего - при обходе шпильки от 45 к 49 аминокислоте. При этом позиция С„-атома в 47 аминокислоте, получалась при обходе шпильки от 49 к 45 аминокислоте, позиция Са -атома в 48 - при обходе шпильки от 45 к 49.
Для оптимизации позиции атомов, входящих в вершину «запрещенной» бета-шпильки мы использовали метод перебора всех возможных углов, основанный