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

Сравнительное моделирование структуры белков
Эффективность методов сравнительного моделирования
Точность методов

Получить информативную оценку методов моделирования структуры белков, в том числе, сравнительного моделирования, можно на проходящем каждые два года совещании СASP (от “Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction”) (Moult 2005). Перед специалистами по белковому моделированию стоит задача создать модель последовательности с неизвестной пространственной структурой и предоставить эту модель организаторам до начала совещания. Одновременно пространственные структуры мишеней, отобранных для предсказания, определяются методами рентгеновской кристаллографии или ЯМР. Структуры поступают в открытый доступ лишь после того, как модели рассчитаны и предоставлены для оценки. Таким образом обеспечивается оценка bona fide методов моделирования белковых структур, хотя в процессе такой оценки сложно определить, насколько успех того или иного метода связан с особенностями программы или квалификацией специалистов, создавших модель.

Существует альтернативный крупномасштабный длительный автоматизированный метод оценки, который используется в программе EVA (“Evaluation of Automatic protein structure prediction”) (Eyrich et al. 2001). Каждую неделю EVA предоставляет серверам, участвующим в соревновании, последовательности, которые вскоре будут размещены в PDB. После сбора и обработки результатов моделирования метод предоставляет подробную статистику о предсказании вторичной структуры, предсказании типов укладки, сравнительном моделировании и предсказании пространственных контактов. В программе LiveBench существуют уникальные методы оценки, которые используются схожим образом (Bujnicki et al. 2001).

Строгая статистическая оценка (Marti-Renom et al. 2002) слепых прогностических экспериментов показала, что точность различных методов построения моделей, в которых используются сопоставление сегментов, сборка твердых тел, критерий удовлетворения пространственным ограничениям или любые сочетания этих родходов, в случае корректного применения методов приблизительно одинакова (Dalton and Jackson 2007; Wallner and Elofsson 2005b). Это также отражает тот факт, что такие ключевые обстоятельства моделирования, как отбор шаблона и точность выравнивания, существенно влияют на общую точность, а ядро белковых структур высококонсервативно. С практической точки зрения, следует оценивать, насколько модели полезны, т.е., насколько они способствуют пониманию белковых функций. Уникальная функциональная роль связана с уникальными структурными особенностями, что чаще встречается в изменчивых петлевых областях, в отличие от консервативного ядра. Однако описания функциональных участков не только создаются вручную, но и, в растущем количестве случаев, отсутствуют или являются неполными. Это в особенности справедливо для выходных данных проектов структурной геномики, которые часто конкретно и преднамеренно направлены на исследование белков неизвестной структуры. Таким образом, крупномасштабное тестирование методов моделирования на основе оценки точности функциональных аннотаций создаваемых моделей является желательным, но пока еще сложно осуществимым на практике (Chakravarty and Sanchez 2004; Chakravarty et al. 2005).