Использование вероятностных методов для анализа аминокислотных последовательностей мембранных белков

• Автор: Сутормин, Роман Александрович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Оглавление.

1. Введение.

1.1. Актуальность темы.

1.2. Цели и задачи работы

1.3. Научная новизна.

1.4. Практическая значимость.

1.5. Апробация работы

2. Обзор литературы.

2.1. Мембранные белки

2.2. Эволюция мембранных белков.

2.3. Важность трансмембранных белков

2.4. Классификация трансмембранных белков по Сайеру.
2.5. Кристаллизация мембранных белков.
2.6. Вторичная структура мембранных альфаспиральных белков.
2.7. Скрытые марковские модели
2.8. Матрицы замен
2.9. Сравнение структур мембран бактерий и эукариот.
2 Использование НММ для разметки мембранных альфаспиральных сегментов
2 Позиции, определяющие специфичность.
3. Эволюционные особенности аминокислотных последовательностей мембранных белков бактерий и эукариот.
3.1. Методы.
3.1.1. Основная выборка бактериальные транспортеры.
3.1.2. Кластеризация и выравнивание
3.1.3. Определение мембранных ядер.
3.1.4. Построение матриц частот замен
3.1.5. Контрольные выборки.
3.2. Обсуждение результатов.
3.2.1. Мембранные сегменты и ТМядра основной выборки
3.2.2. Аминокислотный состав ТМядер основной выборки
3.2.3. Внутренняя согласованность матриц серии ВАТМАБ
3.2.4. Сравнение матриц
3.2.5. Свойства матрицы ВАТМАБЗО.
3.2.6. Функционачьная схожесть аминокислот в ТМядрах.
3.3. Подведение итогов.
4. Предсказание вторичной структуры мембранных белков
4.1. Методы
4.1.1. Построение тестовой выборки
4.1.2. Построение достоверной мембранной разметки.
4.1.3. Методы предсказания мембранной разметки по выравниванию
4.1.4. Оценка качества работы метода ТМИММ
4.1.5. Оценка качества предсказания.
4.2. Обсуждение результатов
4.3. Использование метода РФВСК в качестве модуля алгоритма РРгес1.
5. Канальная ориентация спиралей мембранных белков.
5.1. Методы
5.1.1. Позиционная корреляция для групп аминокислот.
5.1.2. Аминокислотные веса склонности смотреть в канал
5.1.3. Канальный момент.
5.2. Результаты
6. Предсказание и анализ трансмембранных сегментов каналов семейства М1Р.
6.1. Описание процедур и алгоритмов.
6.2. Результаты.
Выводы.
Список литературы


Для учета этих особенностей разумно использовать, как минимум, еще одну матрицу или серию матриц, соответствующую мембранным сегментам. Серия ЛТ РАМ таких матриц была построена с применением методики, аналогичной той, что использовала Дэйхофф. Для подсчета мутаций были сформированы попарных выравниваний с идентичностью между последовательностями не менее . Позднее к построению мембранной матрицы замен был применен подход, аналогичный ВЬОвиМ. Из семейств родственных белковых последовательностей были выделены консервативных блоков. После применения алгоритма РНЮйп предсказания мембранной структуры было отобрано 4 блока, покрывающие мембранные сегменты. Серию матриц, также построенную кластеризацией фрагментов с идентичностью, превосходящей серию порогов, назвали РНОЫт. В обоих случаях объемы исходных данных кажутся недостаточными для достижения хорошей статистической достоверности. Построение серий матриц замен аминокислот в мембранных областях бактериальных и эукариотических белков и сравнение матриц этих двух белковых классов. Разработка метода предсказания мембранной структуры, соединяющего положительные стороны скрытых Марковских моделей и сравнительного подхода. Выявление статистических особенностей встречаемости аминокислот в мембранных альфаспиралях и применение этих особенностей для определения сторон альфаспиралей, формирующих транспортный канал. Впервые отдельно изучены частоты замен аминокислотных остатков в мембранных областях мембранных белков для двух белковых классов бактериальных и экариотических транспортеров проведен сравнительный анализ полученных результатов. Впервые рассмотрена возможность применения одновременно скрытых Марковских моделей и сравнительного подхода для решения задачи предсказания положений мембранных областей на аминокислотных последовательностях мембранных белков. Разработан метод, соединяющий преимущества обоих подходов. Впервые построена тестовая выборка структурных множественных выравниваний для проверки работы методов, предсказывающих расположение мембранных областей, и методов множественного выравнивания последовательностей мембранных белков. Разработан метод ориентации спиралей мембранных белков при формировании канала. Впервые разработан алгоритм, улучшающий предсказание расположение мембранных областей для мембранных белков семейства I. Разработанный метод предсказания положений мембранных областей на последовательностях мембранных белков имеет лучшие показатели качества в классе методов, предсказывающих мембранную вторичную структуру по множественному выравниванию без использования гомологического поиска по дополнительной белковой базе данных. Полученные серии матриц замен аминокислот в мембранных областях, а также разработанный метод предсказания положений мембранных областей на множественном выравнивании могут быть использованы как отправная точка для разработки метода множественного выравнивания аминокислотных последовательностей мембранных белков. Кроме этого построенная тестовая выборка структурных выравниваний мембранных белков может быть использована для проверки качества работы методов, решающих задачу множественного выравнивая для класса мембранных белков. Мембранные белки. Биологическая клетка имеет сложную структурную организацию и включает различные органеллы. Как сама клетка, так и большинство органелл, окружено одной или несколькими мембранами. Биологическая мембрана или липидный бислой содержит большое количество белков, некоторые погружены в нее на всю толщину интегральные, некоторые лишь касаются поверхности. По средним оценкам мембранные белки составляют всего протеома клетки Б1 см. Таблица 1. Количество генов мембранных и траисмембранных белков в некоторых геномах. Мус. v. I, VV. 2, . 2, . По структуре укладки аминокислотной цепи интегральные мембранные белки могут состоять из набора альфаспиралей, чаще всего складывающихся в пересекающий мембрану приблизительно под прямым углом цилиндр, или из набора бетаслоев, чаще всего образующих цилиндрические замкнутые листы канала.