Пользовательский поиск

Первичная структура белков. Биоинформатика

Базисным положением структурной химии белка является пред­ставление о том, что последовательность аминокислот полипептидной цепи (первичная структура) определяет все последующие структуры в иерархии, включая структуру активного центра фермента, а также возможность образования компактной функционально значимой структуры и комплексов с другими белковыми молекулами или биологический мембраной.

Продолжение ниже

Рудольф Хаушка: феномен белка

Типичная субстанция телесного строения животного – белок – так же характерна для животного, как для растения углеводы. Но и растение на определенном этапе развития образует белок, а именно,...

Читать дальше...

всё на эту тему


Традиционно иерархия структуры белка складывается из первичной структуры (последовательность аминокислот полипептидной цепи), вторичной структуры (укладка полипептидных цепей — регулярные элементы типа а-спиралей и 3-листов), третичной структуры (расположение атомов в пространстве) и четвертичной структуры (образование комплексов из субъединиц).

Развитие и автоматизация методов определения первичной структуры (сиквенирования) ДНК позволили расшифровать геномы различных организмов, включая геном человека, животных, растений и большого числа микроорганизмов. Поскольку существует однозначный переход структура ДНК—структура белка, в настоящее время получена информация о последовательности аминокислот более чем для миллиона белков. Для подавляющего большинства из них не известно ничего кроме первичной структуры. Лишь некоторые белки выделены и охарактеризованы как физические объекты. Однако поскольку первичная структура определяет все последующие структуры в иерархии, многие характеристики сиквенированных, но неизученных белков могут быть предсказаны теоретически.

Гигантские объемы расшифрованной генетической информации и современные возможности вычислительной техники обусловили возникновение новой области науки — биоинформатики. Биоинформатика — наука о компьютерном анализе генетических текстов, аминокислотных последовательностей, пространственной структуры и функций белков. В последние годы все быстрее увеличивается количество накопленной генетической информации, разрабатываются новые методы анализа полученных данных. Стремительное развитие молекулярной биологии и вычислительной техники позволяет анализировать все большее количество информации.

Закономерности формирования пространственной структуры белка, анализ взаимодействий белковых молекул друг с другом, поиск эволюционных взаимосвязей, как на уровне молекул, так и на уровне организмов, предсказание структуры и функции генов и белков, поиск потенциальных мишеней для лекарственных веществ и предсказание возможных активностей этих веществ, исследование экзоинтронной структуры генов — вот некоторые проблемы, решать которые позволяет биоинформатика.

Пусть требуется провести «выравнивание» группы родственных белков относительно выбранного белка конкретного семейства. Для этого первичная структура этого белка берется за основу и на эту матрицу, как на «шаблон», нанизываются остальные белки семейства. Некоторые аминокислоты в определенных позициях будут совпадать для всего семейства. Другие позиции будут характеризоваться большим разнообразием аминокислот.

Если анализируемое семейство включает большое число белков (большая выборка), для каждой j-ой позиции можно рассчитать вероятность Pj нахождения в этой позиции j-ой аминокислоты, задаваемой «шаблоном». Для этого подсчитывается, сколько раз данная аминокислота встречается в конкретной позиции для всего семейства, и это число делится на общее количество анализируемых представителей семейства.

В биоинформатике для оценки инвариантности (или консервативности) положение j-ой аминокислоты полипептидной цепи используется функция — энтропия Шеннона — интегральная характеристика вероятностного процесса.

Приведены результаты расчета энтропии Шеннона для белкового семейства (184 белка), близкого к ферменту пепсину. Все белки этого семейства обладают ферментативной активностью в реакции гидролиза белков и пептидов. Видно, что энтропия Шеннона для некоторых аминокислот (G21, ТЗЗ, S35, Y75, G78, G82, D87, G119, G122, G168, D215, G217, G302, F305, А323) близка к нулю. Эти аминокислоты являются консервативными. Очевидно, что они выполняют важные функции, которые будут обсуждаться далее. Операцию выравнивания и расчета вероятности нахождения определенной аминокислоты в той или иной позиции будем использовать при обсуждении механизмов функционирования активных центров ферментов.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".