Katchalski-Katzirův algoritmus - Katchalski-Katzir algorithm

The Katchalski-Katzirův algoritmus je algoritmus pro dokování tuhých molekul, vyvinutých Ephraim Katchalski-Katzir, Isaac Shariv a Miriam Eisenstein.[1][2]

V roce 1990 shromáždil profesor Ephraim Katchalski-Katzir, bývalý prezident státu Izrael, skupinu fyziků, chemiků a biologů na Weizmann Institute of Science, diskutovat o mezimolekulárním rozpoznávání. Jedním z výsledků těchto diskusí byl Katchalski-Katzirův algoritmus navržený Dr. Isaacem Sharivem, v té době studentem fyziky. Algoritmus implementoval do počítačového programu MolFit Dr. Miriam Eisenstein z katedry strukturní chemie.

Jedná se o čistě geometrický algoritmus, ale implementují se i některá jeho rozšíření elektrostatika.

Prvním krokem algoritmu je mapování molekul na mřížky, přičemž každý bod mřížky je označen jako buď:

  • mimo molekulu
  • na povrchu molekuly
  • uvnitř molekuly

Algoritmus zvyšuje kontakt s povrchem a minimalizuje překrývání objemu. Je jednoduché vypočítat takové skóre pro jedno zarovnání, ale existuje příliš mnoho možných způsobů, jak sladit molekuly, aby se jednoduše iterovaly přes všechny.

Chcete-li efektivně vypočítat skóre pro mnoho zarovnání, rychlá Fourierova transformace (FFT) se aplikuje na obě mřížky. Mřížky ve formě FFT umožňují velmi rychle vypočítat skórování pro mnoho různých zarovnání.

Algoritmus Katchalski-Katzir je rychlý, ale spíše omezený algoritmus. Obvykle se používá k rychlé filtraci zjevně nesprávných struktur kandidátů. Struktura může mít dobré skóre Katchalski-Katzir (to znamená, že dobře sedí geometricky), ale může být celkově velmi špatně padnoucí, například kvůli nepříznivému elektrostatický interakce nebo hydrofobní a hydrofilní skupiny proti sobě. To není vážný problém, protože takové struktury mohou být odfiltrovány později. Větší problém je, když algoritmus odmítne příznivou strukturu. Některé případy, kdy k tomu může dojít, zahrnují špatné geometrické uložení překonané velmi silnými přitažlivými silami nebo situace, kdy se tvar terče mění kvůli interakcím (indukované přizpůsobení ).

Programy, které implementují algoritmus Katchalski-Katzir, zahrnují MolFit[3] a FTDock.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ Katzir, Ephraim (2009). „Kapitola 33“. Životní příběh (Anglický jazyk ed.). Nakladatelství Carmel. ISBN  978-965-540-026-7.
  2. ^ Katchalski-Katzir E, Shariv I, Eisenstein M, Friesem AA, Aflalo C, Vakser IA (1992). „Rozpoznávání molekulárního povrchu: stanovení geometrického přizpůsobení mezi proteiny a jejich ligandy korelačními technikami“. Proc Natl Acad Sci USA. 89: 2195–2199. Bibcode:1992PNAS ... 89,2195K. doi:10.1073 / pnas.89.6.2195. PMC  48623. PMID  1549581.
  3. ^ "MolFit". Weizmann Institute of Science. Citováno 22. února 2018.
  4. ^ „FTDock (v2.0)“. Skupina pro strukturální bioinformatiku. Citováno 22. února 2018.