Revision 1581018 of "Lusmodellering" on afwiki

{{Weesbladsy|datum=Augustus 2017}}
{{gaan taal na}}
'''Lusmodellering''' is 'n probleem in die voorspelling van proteïenstruktuur wat die voorspelling van die konformasies van lusstreke in proteïene vereis met of sonder die gebruik van 'n strukturele sjabloon. Rekenaarprogramme wat hierdie probleme oplos, is gebruik om 'n wye reeks wetenskaplike onderwerpe van ADP tot borskanker te ondersoek.<ref>{{cite journal|last=Perraud|first=AL |author2=Takanishi, CL |author3=Shen, B |author4=Kang, S |author5=Smith, MK |author6=Schmitz, C |author7=Knowles, HM |author8=Ferraris, D |author9=Li, W |author10=Zhang, J |author11=Stoddard, BL |author12=Scharenberg, AM|title=Accumulation of free ADP-ribose from mitochondria mediates oxidative stress-induced gating of TRPM2 cation channels.|journal=The Journal of Biological Chemistry|date=Feb 18, 2005|volume=280|issue=7|pages=6138–48|pmid=15561722|doi=10.1074/jbc.M411446200}}</ref><ref>{{cite journal|last=Baloria|first=U|author2=Akhoon, BA |author3=Gupta, SK |author4=Sharma, S |author5= Verma, V |title=In silico proteomic characterization of human epidermal growth factor receptor 2 (HER-2) for the mapping of high affinity antigenic determinants against breast cancer.|journal=Amino Acids|date=Apr 2012|volume=42|issue=4|pages=1349–60|pmid=21229277|doi=10.1007/s00726-010-0830-x}}</ref> Omdat proteïenfunksie bepaal word deur die vorm en die fisiologiese eienskappe van die blootgestelde oppervlak, is dit belangrik om 'n akkurate model vir proteïen/ligand-interaksiestudies te skep.<ref>{{cite journal|last=Fiser|first=A|author2=Sali, A |title=ModLoop: automated modeling of loops in protein structures.|journal=Bioinformatics (Oxford, England)|date=12 Desember 2003|volume=19|issue=18|pages=2500–1|pmid=14668246|doi=10.1093/bioinformatics/btg362}}</ref> Die probleem ontstaan ​​dikwels in homologiemodellering, waar die tersiêre struktuur van 'n aminosuurvolgorde voorspel word gebaseer op 'n volgordebelyning na 'n sjabloon, of 'n tweede volgorde waarvan die struktuur bekend is. Aangesien lusse hoogs veranderlike rye het, selfs binne 'n gegewe struktuurmotief of proteïenvou, stem hulle dikwels ooreen met ongeoorloofde streke in volgordelyne. Hulle is ook geneig om by die oplosmiddel-blootgestelde oppervlak van bolvormige proteïene te wees en is dus meer konformasioneel buigsaam. Gevolglik kan hulle dikwels nie met behulp van standaard homologie modelleringstegnieke gemodelleer word nie. Meer beperkte weergawes van lus modellering word ook gebruik in die data pasende stadiums van die oplos van 'n proteïenstruktuur deur X-straalkristallografie, aangesien lusse kan ooreenstem met streke met lae elektrondigtheid en dus moeilik oplosbaar is.

Streke van 'n strukturele model wat voorspel word deur nie-sjabloongebaseerde lusmodellering, is geneig om baie minder akkuraat te wees as gebiede wat voorspel word met behulp van sjabloongebaseerde tegnieke. Die omvang van die onakkuraatheid neem toe met die aantal aminosure in die lus. Die sirkelhoeke van die lus aminosure word dikwels vanuit 'n rotamer-biblioteek benader, maar kan die onakkuraatheid van sykettingpakkings in die algehele model vererger. Andrej Sali se homologie modellering suite MODELLER bevat 'n fasiliteit wat uitdruklik ontwerp is vir lus modellering deur 'n bevrediging van ruimtelike beperkings metode. Alle metodes vereis 'n oplaai van die PDB-lêer en sommige vereis die spesifikasie van die luslokaal.

== Kort lusse ==
In die algemeen is die mees akkurate voorspellings vir lusse van minder as 8 aminosure. Uiters kort lusse van drie residue kan van meetkunde alleen bepaal word, met dien verstande dat die bindlengtes en verbindingshoeke gespesifiseer word. Effens langer lusse word dikwels bepaal deur 'n "onderdele" -benadering, waarin lusse van dieselfde lengte uit bekende kristalstrukture geneem word en aangepas word aan die geometrie van die flankende segmente. In sommige metodes word die bandlengtes en hoeke van die lusstreek toegelaat om te wissel, om beter pas te kry. In ander gevalle kan die beperkings van die flankende segmente gevarieer word om meer "proteïenagtige" luskonformasies te vind. Die akkuraatheid van sulke kortlusse kan amper so akkuraat wees as dié van die homologie model waarop dit gebaseer is. Dit moet ook oorweeg word dat die lusse in proteïene nie goed gestruktureer kan wees nie en dus geen konformasie het wat voorspel kan word nie; KMR-eksperimente dui daarop dat oplosmiddel-blootgestelde lusse "floppy" is en baie konformasies aanneem, terwyl die luskonformasies wat deur X-straalkristallografie gesien word, bloot kristalverpakkingsinteraksies kan weerspieël, of die stabiliserende invloed van kristallisasie-saamlosmiddels.

== Sjabloongebaseerde tegnieke ==
Soos hierbo genoem, gebruik homologiegebaseerde metodes 'n databasis om die teiken proteïen gaping te belyn met 'n bekende sjabloon proteïen. 'n Databasis van bekende strukture word gesoek na 'n lus wat pas by die gaping van belangstelling deur gelykvormigheid van volgorde en stamme (die kante van die gaping wat deur die onbekende lusstruktuur geskep is). Die sukses van hierdie metode hang grootliks af van die kwaliteit van die belyning. Aangesien die lus die minste behoue gedeelte van 'n proteïenstruktuur is, kan die homologiegebaseerde metode nie altyd 'n bekende sjabloon vind wat in lyn met die teikenvolgorde is nie. Gelukkig voeg die sjabloon databasisse altyd nuwe templates by sodat die probleem om nie 'n belyning te vind nie, minder word as 'n probleem. Sommige programme wat hierdie metode gebruik, is SuperLooper en FREAD

== Nie-sjabloongebaseerde tegnieke ==
Andersins bekend as 'n ab initio-metode, gebruik nie-sjabloongebaseerde benaderings 'n statistiese model om die gapings wat deur die onbekende lusstruktuur geskep is, in te vul. Sommige van hierdie programme sluit in MODELLER, Loopy, en RAPPER; Maar elk van hierdie programme benader die probleem op 'n ander manier. Byvoorbeeld, Loopy gebruik monsters van torsiehoekpare om die aanvanklike lusstruktuur te genereer, en dit hersien hierdie struktuur om 'n realistiese vorm en sluiting te handhaaf, terwyl RAPPER van die een kant van die gaping na die ander bou deur die stam met verskillende steekproewe uit te brei totdat die gaping gesluit is.<ref>{{cite journal|last=Holtby|first=Daniel|author2=Shuai Cheng Li |author3=Ming Li |title=LoopWeaver – Loop Modeling by the Weighted Scaling of Verified Proteins|journal=Lecture Notes in Computer Science|year=2012|volume=7262|pages=113–126|doi=10.1007/978-3-642-29627-7_11}}</ref> Nog 'n metode is die "verdeel en verower" benadering. Dit behels die onderverdeling van die lus in 2 segmente en dan herhaaldelik verdeel en omskep elke segment totdat die lus klein genoeg is om opgelos te word.<ref>{{cite journal|last=Tosatto|first=SC|author2=Bindewald, E |author3=Hesser, J |author4= Männer, R |title=A divide and conquer approach to fast loop modeling.|journal=Protein engineering|date=Apr 2002|volume=15|issue=4|pages=279–86|pmid=11983928|doi=10.1093/protein/15.4.279}}</ref> Selfs met al hierdie metodes is nie-sjabloongebaseerde benaderings die mees akkurate tot 12 residue (aminosure binne die lus).

Daar is drie probleme wat ontstaan wanneer 'n nie-sjabloongebaseerde tegniek gebruik word. Eerstens is daar beperkinge wat die moontlikhede vir plaaslike streekmodellering beperk. Een so 'n beperking is dat lustermini moet eindig by die korrekte ankerposisie. Ook, die Ramachandran-ruimte kan nie 'n ruggraat van dihedrale hoeke bevat nie. Tweedens, 'n modelprogram moet 'n vasgestelde prosedure gebruik. Sommige programme gebruik die "onderdele"-benadering soos hierbo genoem. Ander programme gebruik 'n de novo benadering wat steriel uitvoerbare luskonformasies monster en dan die beste een kies. Derdens, die bepaling van die beste model beteken dat 'n puntemetode geskep moet word om die verskillende konformasies te vergelyk.<ref>{{Cite journal|last=Adhikari|first=AN|date=Jan 2012|title=Modeling large regions in proteins: applications to loops, termini, and folding.|journal=Protein science : a publication of the Protein Society|volume=21|issue=1|pages=107–21|doi=10.1002/pro.767}}</ref>

== Sien ook ==
* Chung SY, Subbiah S. (1996.) A structural explanation for the twilight zone of protein sequence homology" ''Structure'' 4: 1123–27.
* Fiser A, Gian Do RK, Sali A. (2000) Modeling of loops in protein structures" ''Protein Science'' 9: 1753-73
* Ko J. et al. The FALC-Loop web server for protein loop modeling" ''Nucleic Acids Research'' 39, W210-W214 (2011).
* Lee J, Lee D, Park H, Coutsias EA, Seok C. "Protein loop modeling by using fragment assembly and analytical loop closure. ''Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics'' 78, 1-9 (2010).
* Mount DM. (2004). Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor, NY.
* Soto C. et al. "Loop modeling: Sampling, filtering, and scoring. ''Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics'' 70, 1-10 (2008).
* Tang K., Zhang J., Liang J. (2014) Fast Protein Loop Sampling and Structure Prediction Using Distance-Guided Sequential Chain-Growth Monte Carlo Method. ''PLOS Computational Biology'' 10 (4), e1003539.

== Verwysings ==
{{Verwysings}}

== Eksterne skakels ==
* [http://modbase.compbio.ucsf.edu/modloop MODLOOP], openbare bediener om toegang te LLER se lus modellering fasiliteit
* [http://mordred.bioc.cam.ac.uk/~rapper RAPPER], openbare bediener vir toegang tot die RAPPER se proteïen modellering fasiliteit
* [http://bioinf-applied.charite.de/superlooper SuperLooper], SuperLooper tuisblad
* [http://falc-loop.seoklab.org FALC-Lus], FALC-Lus tuisblad
* [http://tanto.bioe.uic.edu/DiSGro DiSGro], DiSGro tuisblad