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

Сравнительное моделирование структуры белков
Этапы сравнительного моделирования структуры белков

При сравнительном моделировании структуры белков, или моделировании по шаблону (по гомологии), пространственная модель белка неизвестной структуры (мишени) строится на основе известной структуры одного или более близких к исследуемому белков (шаблонов) (Blundell et al. 1987; Fiser 2004; Ginalski 2006; Greer 1981; Marti-Renom et al. 2000; Petrey and Honig 2005). Необходимыми условиями для получения модели удовлетворительного качества являются: а) заметное сходство между последовательностями мишени и шаблона; б) правильное выравнивание этих последовательностей.

Все современные методы сравнительного моделирования включают пять последовательных этапов. Первых этап - поиск белков с известной пространственной структурой, которые близки к последовательности мишени. Второй этап - выбор структур, которые будут использоваться в качестве шаблонов. Третий этап - выравнивание последовательностей относительно последовательности мишени. Четвертый этап - построение модели мишени исходя из выравнивания ее последовательности относительно структур шаблонов. Последний этап - оценка модели с использованием разнообразных критериев.

Существует несколько компьютерных программ и веб-серверов, в которых процесс сравнительного моделирования автоматизирован (таблица 3.1). Веб-серверы полезны и удобны в использовании (Battey et al. 2007; Fernandez-Fuentes et al. 2007a; Rai et al. 2006; Y. Zhang 2007), однако наилучших результатов на сегодняшний день удается достичь при неавтоматизированном использовании различных инструментов моделирования экспертами (Корр et al. 2007). Принятие сложных решений по отбору наиболее подходящих в структурном и общебиологическом отношении шаблонов, оптимальному сочетанию различной информации о шаблонах, уточнению выравниваний в нетривиальных случаях, отбору сегментов для моделирования петель, включению в модели кофакторов и лигандов и определению внешних ограничений требует экспертного подхода, который сложно полностью автоматизировать (Fiser and Sali 2003а), хотя в этом направлении предпринимается все больше попыток (Contreras-Moreira et al. 2003; Femandez-Fuentes et al. 2007b).

Таблица 3.1. Названия и URL некоторых онлайн-инструментов, полезных при решении различных задач сравнительного моделирования