Информационные технологии в исследовании каталитических центров и механизмов действия гидролаз

• Автор: Гариев, Игорь Анисович
• Шифр специальности: 02.00.15, 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. Методы анализа данных.

Методы парного выравнивания аминокислотных

последовательностей.

Множественные выравнивания последовательностей.

Глобальные выравнивания трехмерных структур белковых молекул.

Методы нахождения локального сходства белковых структур

Глава 2. Базы данных

ф База данных i
Банк данных
Базы данных укладок белковых цепей.
Базы данных семейств гидролаз
Базы данных каталитических центров ферментов.
База данных .
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Глава 3. Материалы и методы.
Базы данных
Программное обеспечение
Списки белков с заданным каталитическим центром
Белковые структуры для процедуры поиска
Белковые структуры для составления шаблонов
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 4. Метод построении структурных шаблонов
Направления улучшения существующих методов.
Использование геометрических инвариантов.
Построение набора независимых селективных ограничений
Примеры поисковых шаблонов.
Глава 5. Использование консервативности для идентификации
каталитического центра.
Влияние изоморфных замен на значения энтропии Шеннона.
Влияние числа белков в выборке при выравнивании на количество
консервативных остатков.
Влияние степени идентичности последовательностей в выравнивании
на консервативность каталитических остатков.
Энтропия Шеннона каталитических остатков
Глава 6. Результаты поиска каталитических центров.
Чувствительность и селективность поиска.
Сравнение с аннотациями базы данных 8у1Рго1
Глава 7. Иерархическая классификация каталитических центров
гидролаз и база данных на се основе.
Использование метода идентификации каталитических центров для
создания базы данных
Иерархическая классификация каталитических центров
Информация, предоставляемая базой данных
Инструменты анализа данных
Пример конвергентная эволюция гидролаз с триадой СувШэАвр.
Глава 8. Основные классы каталитических центров гидролаз.
Гндролазы с карбоксильной группой в каталитическом центре .
Цистеиновые гидролазы.
Г истидиновые гидролазы.
Мсталлозависимые гндролазы.
Ыконцевыс пролиновые гидролазы.
Сериновыс гидролазы.
Трсониновые гидролазы.
Тирозиновые гидролазы.
Гндролазы с участием субстрата в каталитическом акте и кофактор
зависимые гидролазы.
Количественные оценки распределения гидролаз по типам
каталитических центров
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Приведение существующих данных о каталитических центрах изученных белков в форму, доступную для компьютерного анализа создание компьютерной базы данных. Глава 1. Методы анализа данных. В данной главе описаны биоинформационные методы анализа данных, прямо или косвенно использовавшиеся для проведения работы. Сами данные и компьютерные базы, содержащие их, описаны в следующей главе. Такой порядок выбран потому, что для создания многих баз данных применялись методы, которые рассматриваются в этой главе. Методы парного выравнивания аминокислотных последовательностей. Наиболее широко применяемыми методами анализа аминокислотных и нуклеотидных последовательностей являются методы, основанные на выравнивании последовательностей i. Это обусловлено тем, что вопервых, благодаря развитию методов секвенирования ДНК, для анализа стали доступны огромные объемы нуклеотидных и, после автоматической трансляции, аминокислотных последовательностей. Вовторых, такие данные легко представимы в форме, доступной для компьютерного анализа. Первые работы по выравниванию относятся к ым годам и математический аппарат к настоящему времени хорошо разработан. Известно, что белки организмов, произошедших от общего эволюционного предка, в значительной степени похожи друг на друга. Примерами являются гемоглобины, цитохромы с млекопитающих инсулины человека и свиньи, например, отличаются только одним аминокислотным остатком. Такие белки, как правило, сохраняют свою биологическую функцию хотя исключения также известны например гаптоглобии код доступа базы данных i Р6 является белком из семейства сериновых гидролаз типа трипсина, однако он не содержит остатков каталитического центра и не обладает гидролазной активностью, его биологическая функция связывание свободного гемоглобина плазмы крови. Здесь и далее будут приводиться ссылки на базу данных белков i. Подробно она описывается во второй главе. По приведенному коду доступа можно извлечь аминокислотную последовательность, ссылки на литературу, аннотацию и другие данные, относящиеся к указанному белку. С формальной точки зрения задача о выравнивании двух последовательностей ii i заключается в нахождении соответствия позиций одной последовательности относительно другой, так, чтобы максимальное число одинаковых или похожих остатков оказались напротив друг друга при минимальном числе и длине разрывов, которые необходимо внести в последовательности. Алгоритмы выравнивания нацелены на максимизацию счета выравнивания , который увеличивается при совпадении остатков и уменьшается при внесении разрыва или различии остатков в данной позиции. Для того, чтобы количественно учесть похожесть аминокислотных остатков например, аргинин по своим физикохимическим свойствам больше похож на лизин, чем на аланин используют матрицы аминокислотных замен, которые указывают, как должен изменяться счет при нахождении в выравнивании пары данных остатков. Поэтому результаты выравнивания счет выравнивания, идентичность и похожесть последовательностей, положения соответствующих остатков в двух последовательностях, в общем случае, зависят от используемых матриц, а также от выбранных параметров стоимости внесения разрывов в последовательности. Существует большое количество матриц, основанных на сравнении таких свойств аминокислотных остатков, как полярность, объем, заряд, нуклеотидные кодоны, использующиеся для кодирования данной аминокислоты и т. На практике чаще всего используют семейство матриц РАМ и 6, основанных на ручном выравнивании реальных белков и анализе частоты аминокислотных замен. Как правило, направление эволюции белков не принимается в расчет, и используемые матрицы симметричны. Однако при учете происхождения белков оказывается, что различия в частоте взаимных мутаций пары аминокислот может достигать двух и более раз, причем направление асимметрии примерно одинаково для всех организмов7. Первые алгоритмы глобального и локального оптимального выравнивания двух последовательностей описаны в работах 8 и 9 соответственно, реализации доступны в пакете программного обеспечения i i .