Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Распознавание фолда
Введение

Лоуренс А. Келли

Распознавание типов укладки (фолдов) связано с предсказанием пространственной структуры белка по аминокислотной последовательности, в основу которого положено определение весьма отдаленных гомологов или аналогов с известной структурой. Таким образом, описанный подход занимает промежуточное положение между изучением сворачивания белка методами ab initio и моделированием на основе близкой гомологии. В настоящей главе представлен исторических обзор этой области исследований, а также приводится информация о последних успехах - от протягивания и сравнения профилей последовательностей до современных мета- серверных консенсусных подходов и анализа сетей гомологов.

Аминокислотная последовательность белка определяет его структуру, которая, в свою очередь, определяет его биологические функции и механизм действия. Сворачивание белка представляет собой связующее звено между набором инструкций для живой материи и самой живой материей. С этой ключевой парадигмой биохимии связана почти каждая четвертая Нобелевская премия в области химии начиная с 1956 года (Seringhaus and Gerstein 2007). В 2005 году журнал “Science” назвал проблему сворачивания белка одной из 125 крупнейших нерешенных проблем науки (Science Editorial 2005).

К моменту написания настоящей главы¹ в сотнях секвенированных геномов было обнаружено более 5,8 миллиона уникальных белковых последовательностей. Это число экспоненциально растет в течение последних двух десятилетий и, вероятнее всего, будет расти еще быстрее. В ходе новых метагеномных проектов, к числу которых принадлежит проект секвенирования методом дробовика случайных образцов морской воды по всему миру каждые 200 миль, в каждом барреле морской воды обнаруживают 1,3 миллиона генов и 50,000 новых видов организмов. С помощью приборов одиночного секвенирования сегодня можно в течение 24 часов секвенировать 100 миллионов пар оснований, и, вероятнее всего, эта скорость будет расти, а стоимость падать.

Lawrence A. Kelley

Structural Bioinformatics Group, Department of Biological Sciences,

Imperial College London, SW7 2AY, UK

e-mail: [email protected]2009 год. Прим. перев.

Между тем, несмотря на прогресс методов высокопроизводительной структурной геномики и большое количество ЯМР- и кристаллографических роботов, ведущих работу по определению структуры белков 24 часа в сутки, к настоящему времени установлено лишь 50,000 белковых структур².