Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Предсказание структуры белков ab initio
Отбор моделей
Рациональная энергетическая функция

Для разработки полноатомных рациональных энергетических функций Лазаридис и Карплус (1999а) использовали потенциалы сольватации силовых полей CHARMM19 (Neria et al. 1996) и EEF1 (Lazaridis and Karplus 1999b), на основе значений которых осуществлялась дифференциация природной структуры белка и макетов, созданных при протягивании через другие белковые структуры. Было установлено, что энергия нативного состояния в большинстве случаев ниже энергии макетов. Позже при разработке рациональных энергетических функций использовалось поле CHARMM и концепция сплошной среды для растворителя (Petrey and Honig 2000), поле CHARMM и метод GB (Dominy and Brooks 2002; Feig and Brooks 2002), OPLS и GB (Felts et al. 2002), поле AMBER и метод GB (Lee and Duan 2004), поле AMBER и потенциал сольватации Пуассона-Больцмана для нескольких наборов структурных макетов (в том числе наборы макетов Парка-Левитта (Park and Levitt 1996), Бейкера (Tsai et al. 2003), Сколника (Kihara et al. 2001; Skolnick et al. 2003) и CASP (Moult et al. 2001)) (Hsieh and Luo 2004). Все эти авторы получили близкие результаты, т.е., значения энергии, получаемые при использовании этих потенциалов, для природных белковых структур ниже, чем для макетов. Может показаться, что успешное применение модели дифференциации на основе физических потенциалов противоречит данным, полученным в результате применения других, менее успешных физических методов. Недавно было показано, что сочетание потенциалов поля AMBER и метода GB позволяет отличать природную структуру лишь от грубо минимизированных макетов, полученных в TASSER (Zhang and Skolnick 2004а; Wrоblewska and Skolnick 2007). После расчета МД макетов в течение 2 нс ни одна из нативных структур не обладала значением энергии, которое было бы ниже, чем минимальное значение энергии макета, а корреляция между значением энергии и СКО была близка к нулю. Эти результаты частично объясняют несоответствие между широко освещаемыми успехами метода дифференциации макетов с использованием физических потенциалов, с одной стороны, и менее успешными результатами методов упаковки/уточнения структуры белков, с другой стороны.