GeNMR - GeNMR - Wikipedia

Vývojový diagram metody GeNMR
Webové rozhraní GeNMR
Příklad výstupní stránky GeNMR

Metoda GeNMR (GEnerate NMR structures) je první plně automatizovaná metoda stanovení struktury proteinů založená na templátu, která využívá obě NMR chemické směny a NE - omezení vzdálenosti.[1]

Kromě přístupu založeného na šablonách nabízí webový server GeNMR také ab initio režim skládání bílkovin, který začíná skládat z rozšířené struktury. Webový server GeNMR vytváří soubor PDB souřadnic v období od 20 minut do 4 hodin, v závislosti na velikosti proteinu, zatížení serveru, kvalitě a typu experimentálních informací a vybraných možnostech protokolu. Webový server GeNMR se skládá ze dvou částí, front-endového webového rozhraní (napsaného v Perlu a HTML) a back-endu, který se skládá z osmi různých programů zarovnání, generování struktury a optimalizace struktury spolu se třemi lokálními databázemi.

Vstup

GeNMR přijímá a zpracovává data chemického posunu páteře a postranního řetězce 1H, 13C nebo 15N téměř jakékoli kombinace (pouze HA, HN, pouze HA + HN, HA + HN + postranní řetězec H, pouze CA, CA + CB, CA + CO pouze HA + CA + CB, HN + CA + CB, pouze HN + 15N, HN, + 15N + CA, HN + 15N + CA + CB atd.). To umožňuje GeNMR zpracovat malé peptidy (kde se obvykle měří pouze posuny H) k velkým proteinům (kde mohou být k dispozici pouze posuny N nebo C). Vstupní soubory musí obsahovat údaje o chemickém posunu NMR-STAR 2.1 Formát a omezení vzdálenosti v XPLOR /CNS formát (více informací zde ). Minimální délka sekvence je 30 zbytků.

Výstup

Výstup pro typický výpočet struktury GeNMR se skládá z uživatelem definované sady PDB souřadnic s nejnižší energií v jednoduchém textovém formátu ke stažení. Kromě toho jsou v horní části výstupní stránky uvedeny podrobnosti o celkovém energetickém skóre (před a po minimalizaci energie) a korelaci chemických posunů (mezi pozorovanými a vypočítanými posuny). Pokud se skóre nepodařilo snížit pod určitou prahovou hodnotu, v horní části stránky se vytiskne varování.

Podprogramy

Vpravo je vývojový diagram popisující logiku zpracování použitou v GeNMR. GeNMR využívá řadu známých programů a databází. Tyto zahrnují Proteus2 provádět strukturální modelování, PREDITOR vypočítat torzní úhly z chemických posunů, PPT-DB pro srovnávací modelování a zarovnání a CS23D pouze pro výpočet proteinových struktur z chemických posunů. GeNMR také používá několik známých externích programů, včetně Rosetta pro ab initio skládací bez NOE a XPLOR-NIH pro simulované žíhání a zušlechťování na základě NOE. Úplnější seznam podprogramů GeNMR je uveden na CS23D strana.

Homologické modelování

GeNMR používá modelování homologie a sekvenační / strukturní vlákno k rychlému generování modelu prvního průchodu dotazovaného proteinu. Použití modelování / navlékání homologie v GeNMR umožňuje značné zrychlení výpočtů struktury, protože modely homologie lze často generovat a vylepšovat za minutu nebo dvě.

Genetický algoritmus

GeNMR také využívá genetické algoritmy, aby umožnil konfigurační vzorkování a zdokonalení struktury pomocí nediferencovatelných skóre, jako je skóre chemického posunu ShiftX. Genetický algoritmus GeNMR vytváří populaci počátečních struktur a poté používá kombinace mutací, křížení, swapů segmentů a svinutí pohybů ke komplexnímu vzorkování konformačního prostoru. Poté je vybráno 25 struktur s nejnižší energií, duplikováno a přeneseno do dalšího kola konformačního vzorkování.

Funkce bodování

Potenciální funkce používané v GeNMR jsou odvozeny od funkcí používaných v CS23D a Proteus2. Potenciály založené na znalostech zahrnují informace o předpokládané / známé sekundární struktuře, poloměru gyrace, energií vodíkových vazeb, počtu vodíkových vazeb, povolených torzních úhlech páteře a postranního řetězce, poloměrech kontaktů atomů (kontroly nárazů), informací o disulfidových vazbách a upraveném vlákně energie založená na Potenciál Bryanta a Lawrencea. Složka chemického posunu potenciálu GeNMR používá vážené korelační koeficienty vypočítané mezi pozorovaným a SHIFTX vypočítané posuny vylepšované struktury.

Scénáře výpočtu

V současné době může GeNMR vyhovět šesti různým druhům scénářů výpočtu. Mezi tyto scénáře patří:

  1. pouze chemický posun - dotaz má v databázi homolog;
  2. pouze chemický posun - dotaz nemá v databázi homolog;
  3. Pouze NOE - dotaz má v databázi homolog;
  4. Pouze NOE - dotaz nemá v databázi žádný homolog;
  5. NOE a chemický posun - dotaz má v databázi homolog;
  6. NOE a chemický posun - dotaz nemá v databázi žádný homolog.

Viz také

Reference

  1. ^ Berjanskii, Mark; Tang P; Liang J; Cruz JA; Zhou J; Zhou Y; Bassett E; MacDonell C; Lu P; Lin G; Wishart DS. (30. dubna 2009). „GeNMR: webový server pro rychlé stanovení proteinové struktury na základě NMR“. Nucleic Acids Res. 37 (Problém s webovým serverem): W670-7. doi:10.1093 / nar / gkp280. PMC  2703936. PMID  19406927.