Аминокислотные остатки, определяющие специфичность в больших семействах белков

• Автор: Калинина, Ольга Вячеславовна
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Введение

1. Актуальность темы.

2. Цель и задачи исследования

3. Новизна и практическая ценность.

4. Обзор литературы

Глава 2. Методы

1. Основные определения и допущения.

2. Новые алгоритмы, разработанные для предсказания СДП и функционально

важных сайтов

. Алгоритм для поиска позиций, определяющих специфичность белка СДП

. Алгоритм для предсказания специфичности новых белков на основе
. Алгоритм для предсказания функционально важных сайтов в структуре белка
. Алгоритм для автоматического выделения групп специфичности
3. Статистическая оценка качества предсказания
4. Стандартные программы и ресурсы
Глава 3. Программа для предсказания позиций, определяющих специфичность белка СДП, ее тестирование и применение
1. Общее описание программы.
2. Описание вебсервера, реализующего алгоритм
3. Тестирование на примере семейства бактериальных факторов
транскрипции I
4. Применение .
. Предсказание СДП для бактериальных транспортеров семейства I
. Предсказание СДП для бактериальных факторов трансляции 1 и 2.
. Предсказание СДП для консервативного домена различных семейств аннексинов позвоночных
. Предсказание СДП для НАД и НАДФзависимых изоцитрат и изопропилмалатдегидрогеназ
Глава 4. Программа дтя предсказания функциональных сайтов, ее тестирование и применение
1. Общее описание алгоритма
2. Описание вебсервера, реализующего алгоритм i
3. Тестирование i.
. Тестирование i на примере семейства бактериальных факторов транскрипции I.
. Сравнение с другими методами.
. Тестирование i на базе данных
4. Применение i
Глава 5. Обсуждение
Глава 6. Выводы
Литература


Разработанные алгоритмы и полученные результаты имеют высокую практическую ценность для планирования экспериментов по изменению специфичности белков, а также для более точной аннотации экспериментально не охарактеризованных белков. Экспоненциальный темп роста объемов баз данных, содержащих информацию о секвенированных последовательностях ДНК, значительно превышает экспериментальные возможности по аннотации описанию функциональных характеристик этих данных. В настоящее время секвенировано 5 полных бактериальных, полных эукариотических и полных геномов архей, еще таких проектов исполняются в настоящее время по данным базы данных на г. ii . Предварительная аннотация компьютерными методами стала частью рутинной процедуры в этих проектах. Эти шаги включают в себя 1 распознавание генов существование экзонинтронной структуры и разнообразие вариантов альтернативного сплайсинга делают задачу распознавания генов особенно сложной в эукариотических геномах 2 трансляцию генов в аминокислотную последовательность белка 3 в некоторых случаях, предсказание вторичной и пространственной структуры белка и, наконец, 4 предсказание функции белка по последовательности белка и, возможно, его структуре. В данном обзоре мы подробно остановимся на последнем шаге. Основное предположение, которое делается при предсказании функции по последовательности и структуре белка состоит в том, что сходство последовательности или структуры влечет за собой сходство функций. Предсказание функции по последовательности и структуре включает в себя следующие этапы см. . I, и др. ТМНММ, и пр. I, , V и др. Поиск похожих аминокислотных последовательностей и структур т. Это связано с тем, что эволюция белков, в основном, шла по пути дупликации и небольших модификаций одной из копий для исполнения новой функции например, основной каталитический механизм фермента сохраняется, но он начинает действовать на другой субстрат. Поэтому часто бывает невозможно сказать, связаны ли различия белков только с эволюционным расстоянием между организмами, или специфичность белка изменилась. В последние годы появилось множество работ, посвященных более узкой задаче при известной общей функции белка определить, какие аминокислотные остатки отвечают за ее исполнение, а какие узнают специфический для данного белка субстрат, и, возможно, определить специфичность белка. В соответствии с принятой в настоящее время теорией, основных механизмов эволюции белков два перестановка доменов и дивергенция последовательностей. Остановимся подробнее на втором. Эта модель предполагает, что древние белки с разнородной специфичностью специфичные к большому количеству лигандов с сравнительно низкой аффинностью подверглись дивергентной эволюции, в процессе которой соответствующие гены дуплицировались, и образовавшиеся копии эволюционировали, приобретая разную, более узкую специфичность. При этом изменения затрагивают часто небольшое количество аминокислотных остатков белка. Это подтверждается рядом экспериментальных исследований. В работе ii . В работе . II из семейства сфрхметаллогидролаз в рлактамазу белок из того же структурного семейства. В работе i, была предложена модель эволюции, которая предполагает, что белки из одного структурного класса белков обмениваются петлями активного сайта при сохранении постоянных ключевых каталитических остатках. С другой стороны, в ряде работ было экспериментально показано, что структура белка и его функциональность определяются относительно небольшим количеством остатков. Так, в работе i . На примере семейства идентификатор базы данных белковых семейств 7 доменов авторы показали, что из последовательностей, в которых сохранены ограничения на небольшое количество пар коэволюционирующих остатков, при случайном выборе остальных остатков, до сворачивается в природную конформацию для природных последовательностей белков в условиях эксперимента доля правильно свернувшихся составила . В работах . i .