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

Сравнительное моделирование структуры белков
Введение
Последовательности, структуры и структурная геномика

Реализация крупномасштабных проектов секвенирования генома привела к тому, что к настоящему времени известно около шести миллионов уникальных последовательностей (Apweiler et al. 2004; С. Н. Wu et al.2006). Если к этим сведениям из общедоступных баз данных добавить метагеномные данные проекта “Craig Venter’s Global Ocean Survey”, число известных последовательностей удвоится (Rusch et al. 2007; Venter et al. 2004; Yooseph et al. 2007). В то же время, количество белков, пространственная структура которых определена в экспериментах с использованием рентгеновской кристаллографии или спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), насчитывает лишь около 50000. Поскольку методики определения пространственной структуры являются сложными и длительными, доля белков, для которых экспериментально определены пространственные модели, будет и дальше сокращаться, составляя величину менее современного значения - 1%. Чтобы сократить разрыв между количеством известных последовательностей и пространственных моделей, необходимо применение вычислительных методов.

В 2000 году по всему миру были запущены проекты в области структурной геномики. Одной из ключевых целей являлось экспериментальное определение пространственной структуры нескольких тысяч тщательно отобранных последовательностей белков с неизвестной структурой. Определенные таким образом структуры можно было бы использовать в качестве шаблонов при компьютерном моделировании структуры белков с близкими последовательностями. Количество таких родственных белков в 100 раз превышает число структур, определенных экспериментально (Burley et al. 1999). Эти повсеместные усилия становятся главным источником экспериментально определенных белковых структур: 75% новых элементов укладки, размещенные в PDB в последние годы, появились в результате проектов структурной геномики (Burley et al. 2008). В то же время, такие экспериментальные исследования подчеркивают значение теоретических методов моделирования структуры, поскольку более 99% пространственных моделей, которые еще только предстоит построить, будут получены с помощью вычислительных методов (Manjasetty et al. 2007).