Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.ru/FBB/year_02/science_1/themes_2004f/Aksianov_2.doc Дата изменения: Fri Dec 17 17:58:52 2004 Дата индексирования: Sat Dec 22 07:29:47 2007 Кодировка: koi8-r

Приглашаем студента

факультета биоинформатики и биоинженерии
в лабораторию математических методов в биологии ИФХБ МГУ
для выполнения курсовой работы по теме

Построение алгоритмических детекторов интерлоков

для различных групп белковых доменов

История вопроса Рассматривая укладку полипептидных цепей в третичной
структуре белков можно заметить, что некоторые элементы повторяются в самых
разных доменах. Такие элементы получили название мотивов. Широко известным
примером мотива может служить (-шпилька.
Недавно был открыт еще один мотив, который мы называем интерлоком. Интерлок
содержит 4 стренда и 2 петли между ними, которые расположены так, как
изображено на рисунке.
Такие мотивы оказались очень характерными для доменов типа '(-сендвич'
(такие домены представляют собой 2 (-слоя, расположенных один над другим, и
действительно напоминают бутерброд). Возможно, что интерлоки выполняют
какую-то общую функцию - например, по своей структуре они довольно удобны в
качестве инициаторов фолдинга (превращения синтезированного на рибосоме
линейного полимера аминокислот в функционально активную трехмерную глобулу)
таких доменов.
В составе интерлока выделяется 8 аминокислот, расположение которых весьма
консервативно - 'ядро' интерлока. На рисунке они обозначены шариками. Кроме
того, что это ядро устроено очень сходным образом у довольно различных
доменов, оно обладает еще одним важным свойством - вне интерлоков такие
восьмерки практически не встречаются.
Геометрически ядро интерлока можно охарактеризовать с помощью расстояний
между различными аминокислотами, входящими в его состав. Каждое такое
расстояние, конечно, в разных ядрах может быть различным (и даже довольно
сильно варьировать). И конечно, можно вне интерлока найти несколько
аминокислот, взаимное расположение которых будет похоже на взаимное
расположение нескольких аминокислот в ядре интерлока. Но чем большее
количество аминокислот мы возьмем, тем реже такие группировки будут
встречаться вне интерлоков. Найти целое 'ядро' (точнее - 8 аминокислот,
похожих на ядро) вне интерлоков совсем не просто!
Описание работы Конечно, не все интерлоки одинаковы. Ядра, обнаруженные для
одного семейства будут похожи друг на друга, но в другом семействе ядра
могут быть устроены несколько иначе. Ваша работа будет состоять в
построении программ-детекторов ядер интерлоков, характерных для тех или
иных семейств и/или суперсемейств. Для этого надо будет выбрать
определенное количество структур из каждой группы доменов (конечно, только
тех из них, для которых характерны интерлоки), проанализировать
статистически параметры ядер, разработать на основе такого анализа систему
присвоения 'оценок' произвольной восьмерке аминокислот. А потом -
просмотреть банк PDB (protein data bank) и найти там все структуры с
похожими ядрами. Часть кода уже написана, часть придется написать Вам.
После выполнения работа должна быть опубликована в научной периодике.

Контактная информация Меня зовут Евгений Аксянов,
Вы можете связаться со мной по тел. 939-5414, или по э.почте
evaksianov@mail.ru
Можно также зайти в копрус А, комната 321, по рабочим дням
Приглашаем студента

факультета биоинформатики и биоинженерии
в лабораторию математических методов в биологии ИФХБ МГУ
для выполнения курсовой работы по теме


Исследование консервативности структуры
различных участков (-сендвичевых доменов

Ниже предложены два описания одной и той же темы.

1.
Известно, что пространственные структуры белков, или лучше сказать,
белковых доменов, более консервативны, чем их последовательности. Тем
важнее уметь их сравнивать.


Какие же методы сравнения структур имеются в арсенале исследователя? Прежде
всего, алгоритмы и программы, позволяющие совмещать полипептидные цепи двух
или нескольких доменов. Если большие участки цепей совпадают в пространстве
с точность до ангстремов, то все получается хорошо.

Однако часто визуально прослеживается сходство структур и в тех случаях,
когда хорошего совмещения полипептидных цепей нет. Отражением подобного
сходства служит иерархическая классификация структур доменов, приведенная в
банке SCOP. Она в большой части основана на субъективной оценке сходства
экспертом.


Правильный путь совершенствования подобной классификации состоит в поиске
новых "объективных" (т.е. разумных и, в то же время, имеющих четкие
правила) методов определения сходства структур.

Возникает задача объективного сравнения "несравнимых" структур.


Студенту предлагается (с нашей помощью) разработать новые методы сравнения
"сэндвичей" - доменов, образованных двумя примерно параллельными бета-
листами. Примерами служат домены иммуноглобулинов - важных белков иммунной
системы. Сэндвичевые домены широко распространены среди различных семейств
белков; совместить сэндвичи из разных семейств автоматически существующими
программами не удается.


Задача формулируется так: в данном наборе сэндвичей определить наиболее
консервативные в пространстве бета-тяжи и/или остатки.


Для решения придется разработать

систему координат на бета-листе (примерно понятно как ее сделать, но,
как известно, черт - в деталях);
системы сопоставления двух листов (и сэндвичей - двух пар листов);

сравнить сопоставленные бета-листы и т.п.


Пожалуй, в решении этой задачи есть место для творчества студента в
довольно абстрактной, не очень развитой, и интересной (для нас) и нужной
(для предсказания способов укладки белка, стабильности подструктур,
эволюции) науке сравнения похожих но не очень пространственных структур.


2.

Введение Так называемые (-сендвичи - широко распространенный способ укладки
полипептидной цепи. Такие домены представлены 2 слоями (-стрендов,
расположенных один над другим. Структура сендвичей достаточно
консервативна. Цель данной работы будет состоять в определении наиболее и
наименее консервативных элементов (-сендвичевых доменов. Предстоит
выяснить, структура каких стрендов больше и меньше всего варьирует среди
различных доменов.


Описание работы Первая задача - построение пространственного совмещения
нескольких десятков (-сендвичевых доменов. Первое, очень приблизительное
совмещение можно получить с помощью компьютера. Но затем необходимо его
улучшить таким образом, чтобы все стренды в этих структурах совместились
максимально хорошо. Это очень ответственный этап работы, от его
качественного выполнения зависит конечный результат. В каждой из
совмещенных структур надо выделить стренды и построить их структурное
выравнивание, т.е. определить какие аминокислоты в разных белках занимают
одно и то же пространственное положение. Последний этап исследования -
расчет количественного критерия, который описывает величину структурной
вариабельности для каждого стренда и сравнение полученных величин. Такие
расчеты можно сделать для пространственного совмещения белков из совершенно
различных семеств (-сендвичей, кроме того, аналогичные расчеты могут быть
проведены для нескольких конкретных семейств.

Предполагаемые результаты и выводы Предлагаемая работа позволит получить
ответ на вопрос о том, структура каких стрендов в составе сендвичей
наиболее консервативна. Можно предполагать, что такие стренды наиболее
важны для фолдинга данного белка или учавствуют в тех или иных междоменных
взаимодействиях. Интересно также получить ответ на вопрос - есть ли какие-
либо особенности структуры общие для всех (или большинства) семейств (-
сендвичей, или в пределах различных семейств наибольшей консервативностью
обладают разные стренды.

Контактная информация Меня зовут Евгений Аксянов,
Вы можете связаться со мной по тел. 939-5414, или по э.почте
evaksianov@mail.ru
Можно также зайти в копрус А, комната 321, по рабочим дням
-----------------------

[pic]