- The program Blocks3D was created as well as Web UI for it,
- which is available at
- http://kodomo.fbb.msu.ru/blocks3d/.
- The program is designed for identification of blocks of
- identically positioned protein chain segments from a multiple
- alignment of proteins with known 3D structure.
- The input of the program is a multiple
- alignment of proteins with known 3D structure (sequence names
- should include PDB identifier and chain identifier).
- A block is considered reliable if for each two
- positions and for each two sequences of the block, the distance
- between C_?-atoms of amino acid residues of one
- sequence, located in these two positions,
- differs from the distance between C_?-atoms of
- corresponding residues of another sequence in less than the
- specified threshold value (e.g., 2 angstroms).
- Thus, all protein chain segments from the one block,
- are about the same in space.
- The program produces a HTML-file with alignment image
- colored by blocks.
-

- Blocks3D program was applied for evaluation of alignments from
- the Pfam bank. 2223 alignments, containing at least two
- protein sequences with known structure, were taken from this bank.
- Then each alignment was got rid from all sequences without
- known 3D structure; so ?stripped? alignments of proteins
- with known 3D structure were obtained.
- To evaluate the quality of these alignments
- the rate of independent errors was introduced.
- To calculate it, the alignment is run through Blocks3D,
- which splits it to blocks.
- For each column the number of independent errors is the number
- of blocks intersecting with the column, reduced by 1
- (e.g., if the whole column is located in the one block,
- then there are no errors in the column).
- For entire alignment, the weighted average number of errors
- was calculated ?
- the sum of productions of the number of column independent errors
- by proportion of column residues relative to the number of residues
- of the alignment).
- Most Pfam alignments were found well-confirmed by 3D structure:
- 1526 stripped alignments contained less than 0.5 independent errors
- per column.
- At the same time 215 alignments were discovered to have the value
- more than 1, and event four with the value more than 3.
-

- The developed method of evaluation quality of alignment could be
- applied for
- comparison of multiple alignment programs efficiency.
-

- The results were presented at seminars of RECESS group and
- on Fifth Moscow Conference on Computational Molecular Biology
- (MCCMB'11).
-

- Создана программа Blocks3D и веб-интерфейс к ней,
- доступный по адресу
- http://kodomo.fbb.msu.ru/blocks3d/.
- Программа предназначена
- для выявления блоков одинаково расположенных участков цепей белка по
- множественному выравниванию последовательностей белков с известной
- пространственной структурой.
- На вход программе подается выравнивание
- белков, имеющих известную пространственную структуру (названия
- последовательностей должны содержать код банка PDB и идентификатор
- цепи белка).
- Достоверным блоком считается такой, что для любых двух
- позиций и для любых двух последовательностей блока расстояние
- между C_?-атомами аминокислотных остатков одной
- последовательности, находящихся в данных двух позициях,
- отличается от расстояния между C_?-атомами соответствующих
- остатков другой последовательности меньше чем на заданное пороговое
- значение (например, два ангстрема).
- Таким образом, все участки цепей белка, относящиеся к одному блоку,
- примерно одинаково расположены в пространстве.
- Программа выдает HTML-файл, содержащий изображение выравнивания
- с раскраской по блокам.
-

- Программа Blocks3D была применена для оценки выравниваний, взятых из
- банка Pfam. Из этого банка было извлечено 2223 выравнивания,
- содержащих как минимум две последовательности белков с известной
- пространственной структурой. Далее из каждого выравнивания были
- удалены все последовательности, для которых не была известна
- пространственная структура; таким образом были получены ?урезанные?
- выравнивания белков с известной структурой.
- Для оценки качества этих выравниваний был придуман
- показатель числа независимых ошибок в колонке.
- Чтобы определить его, на выравнивании запускается программа
- Blocks3D, которая разбивает выравнивание на блоки.
- Для каждой колонки число независимых ошибок есть уменьшенное на
- единицу число блоков, пересекающихся с данной колонкой
- (например, если вся колонка попала в один блок,
- то ошибок в данной колонке нет). Для выравнивания в целом
- вычислялось среднее взвешенное число ошибок ?
- сумма по всем колонкам произведений числа независимых ошибок в
- колонке на долю остатков в колонке относительно числа остатков в
- выравнивании). Было установлено, что большинство выравниваний из
- банка Pfam хорошо подтверждаются пространственными структурами: 1526
- урезанных выравниваний имели менее 0,5 независимых ошибок на одну
- колонку.
- В то же время было обнаружено 215 выравниваний со значением больше 1
- и даже четыре выравнивания со значением больше 3.
-

- Разработанная методика оценки качества выравнивания может быть
- применена для сравнения эффективности программ множественного
- выравнивания.
-

- Результаты были доложены на семинарах группы RECESS и на
- Пятой московской международной конференции
- по вычислительной молекулярной биологии (MCCMB'11).
-