Проверка состояний с нулевой энергией взаимодействий, полученных методом Монте-Карло, применительно к различным структурам нуклеиновых кислот. Распознавание нативной укладки белков среди множества альтернативных неправильно уложенных структур – декоев.
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ АТОМАРНОЙ ГИДРАТАЦИИ БИОПОЛИМЕРОВРабота выполнена в лаборатории биоинформатики ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ФГУП «ГОСНИИГЕНЕТИКА»). Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Макеев Всеволод Юрьевич, ФГУП «ГОСНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов», г. Москва. кандидат физико-математических наук Ройтберг Михаил Абрамович, Зав. лабораторией ИМПБ РАН Защита состоится 16 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д.217.013.01 при Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов по адресу: 117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, 1.В виду практической невозможности провести прямое моделирование межатомных взаимодействия в макромолекулах, основываясь непосредственно на физических законах, основные усилия исследователей в этой области направлены на создание упрощенных эмпирических математических моделей взаимодействия атомов. Одним из классов моделей такого рода являются статистические модели взаимодействий, также часто называемые моделями, основанными на знаниях; при их построении производится статистическая обработка данных по большим количествам экспериментально определенных трехмерных структурах биополимеров. В то время как основные усилия исследователей в последние десятилетия были в основном направлены на изучение взаимодействия собственно молекул биополимеров и составляющих их атомов между собой, описание функционирования белков и нуклеиновых кислот в водной среде оставалось сравнительно менее разработанной областью, несмотря на определяющую роль воды в определении укладки в и взаимодействия большинства биологических макромолекул. Кроме того, определяющая роль гидратации в формировании пространственной структуры белка позволяет использовать статистические модели относительно взаимодействия атомов белка с молекулами воды для выделения правильной укладки белка среди множества неправильных вариантов укладки. Получение с помощью СНЭВМК потенциалов атомарной гидратации (ПАГ) белков и нуклеиновых кислот, основанных на статистике парного взаимодействия различных атомов с молекулами воды в 1776 трехмерных структурах обучающей выборки.Для построения атомных контактных потенциалов, необходимо получить ожидаемые плотности вероятности межатомных контактов на разных расстояниях, в данном случае - контактов с белок-связанными молекулами воды. В общепринятой формуле для вычисления статистических потенциалов (1), здесь значение fexp(d) представляет собой ожидаемую частоту контактов между рассматриваемой парой атомов типов a и b на расстоянии d в так называемом референсном состоянии, т.е. виртуальном состоянии с нулевой энергией взаимодействия (СНЭВ) между атомами данных типов. Благодаря возможности использовать неограниченное число случайных проб, достигается любая заданная степень точности при вычислении ожидаемых плотностей вероятности парных контактов для любых атомов данной структуры.Было введено ограничение на величину парной гомологии (по последовательности) между любыми двумя структурами, входящими в обучающую выборку, необходимое для того, чтобы близкие белки, представленные большим числом копий, не искажали среднюю картину атомных взаимодействий, внося в нее особенности, характерные для сильно представленных семейств. Для каждой струкутры из обучающей выборки, для всех молекул структурной воды, производилась пре-фильтрация по следующему алгоритму: в соответствии с приведенными в тексте файла структуры операторами пространственных трансформаций симметрии, генерировались симметричные положения молекул воды, принадлежащие соседним ячейкам кристаллографирования. В тех случаях, когда новое положение молекулы оказывалось ближе к белковой части исходной структуры (но при этом без перекрывания ван дер Ваальсовских радиусов атомов), происходило добавление воды в новое положение, с одновременным удалением из исходного. Иногда, оказывается, что эти молекулы воды связаны с белком из соседней кристаллографической ячейки; в таких случаях вышеописанная процедура приводила к изменению положения соответствующих молекул относительно основной белковой структуры. Они показывают плотность распределения частот наблюдения атомов кислорода молекул воды в зависимости от расстояния между ними, относительно аналогичного среднего распределения плотности встречаемости атомов кислорода молекул воды вокруг случайной точки в пространстве структуры.Применимость полученных потенциалов атомарной гидратации была проверена на нескольких практически значимых задачах, первая из которых - задача предсказания расположения молекул связанной (структурной) воды в белках.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
