GeNMR - GeNMR - Wikipedia

Блок-схема метода GeNMR
Веб-интерфейс GeNMR
Пример страницы вывода GeNMR

Метод GeNMR (GEnerate ЯМР-структуры) - это первый полностью автоматизированный метод определения структуры белка на основе матрицы, в котором используются как ЯМР химические сдвиги и NOE -основные ограничения расстояния.[1]

В дополнение к шаблонному подходу веб-сервер GeNMR также предлагает ab initio режим сворачивания белка, который начинает сворачивание из расширенной структуры. Веб-сервер GeNMR создает набор координат PDB в течение периода от 20 минут до 4 часов, в зависимости от размера белка, загрузки сервера, качества и типа экспериментальной информации, а также выбранных параметров протокола. Веб-сервер GeNMR состоит из двух частей: внешнего веб-интерфейса (написанного на Perl и HTML) и внутреннего интерфейса, состоящего из восьми различных программ выравнивания, генерации структуры и оптимизации структуры, а также трех локальных баз данных.

Вход

GeNMR принимает и обрабатывает данные химического сдвига 1H, 13C или 15N основной цепи и боковой цепи практически для любой комбинации (только HA, только HN, только HA + HN, HA + HN + боковая цепь H, только CA, только CA + CB, CA + CO только HA + CA + CB, HN + CA + CB, только HN + 15N, HN, + 15N + CA, HN + 15N + CA + CB и т. д.). Это позволяет GeNMR обрабатывать небольшие пептиды (где обычно измеряются только H-сдвиги) с большими белками (где могут быть доступны только N- или C-сдвиги). Входные файлы должны включать данные химического сдвига в ЯМР-ЗВЕЗДА 2.1 формат и ограничения расстояния в XPLOR /ЦНС формат (см. дополнительную информацию здесь ). Минимальная длина последовательности - 30 остатков.

Выход

Выходные данные для типичного расчета структуры GeNMR состоят из определяемого пользователем набора координат PDB с наименьшей энергией в простом загружаемом текстовом формате. Кроме того, в верхней части выходной страницы представлены подробные сведения об общей оценке энергии (до и после минимизации энергии) и корреляциях химического сдвига (между наблюдаемыми и рассчитанными сдвигами). Если оценка не опустилась ниже определенного порога, вверху страницы печатается предупреждение.

Подпрограммы

Блок-схема, описывающая логику обработки, используемую в GeNMR, показана справа. GeNMR использует ряд хорошо известных программ и баз данных. К ним относятся Proteus2 выполнять структурное моделирование, ПРЕДИТОР для расчета торсионных углов по химическим сдвигам, PPT-DB для сравнительного моделирования и согласования и CS23D для расчета белковых структур только по химическим сдвигам. GeNMR также использует несколько известных внешних программ, в том числе Розетта за ab initio складывание без NOE и XPLOR-NIH для моделирования отжига и доводки на основе NOE. Более полный список подпрограмм GeNMR приведен на CS23D страница.

Гомологическое моделирование

GeNMR использует моделирование гомологии и потоки последовательности / структуры для быстрого создания модели первого прохода белка запроса. Использование моделирования / распараллеливания гомологии в GeNMR позволяет значительно ускорить расчеты его структуры, поскольку модели гомологии часто могут быть сгенерированы и уточнены за минуту или две.

Генетический алгоритм

GeNMR также использует генетические алгоритмы, чтобы позволить выборку конфигурации и структурное уточнение с использованием недифференцируемых показателей, таких как показатели химического сдвига ShiftX. Генетический алгоритм GeNMR создает популяцию исходных структур, а затем использует комбинации мутаций, кроссинговеров, перестановок сегментов и изгибных движений для всесторонней выборки конформационного пространства. Затем выбираются 25 структур с наименьшей энергией, дублируются и переносятся на следующий раунд конформационного отбора проб.

Функции подсчета очков

Потенциальные функции, используемые в GeNMR, являются производными от используемых в CS23D и Proteus2. Потенциалы, основанные на знаниях, включают информацию о предсказанной / известной вторичной структуре, радиусе инерции, энергии водородных связей, количестве водородных связей, разрешенных углах скручивания основной и боковой цепи, радиусах контакта атомов (проверка неровностей), информацию о дисульфидных связях и модифицированной резьбе. энергия на основе Потенциал Брайанта и Лоуренса. Компонент химического сдвига потенциала GeNMR использует взвешенные коэффициенты корреляции, рассчитанные между наблюдаемыми и SHIFTX расчетные сдвиги уточняемой структуры.

Сценарии расчета

В настоящее время GeNMR поддерживает шесть различных сценариев вычислений. Эти сценарии включают:

  1. только химический сдвиг - запрос имеет гомолог в базе данных;
  2. только химический сдвиг - запрос не имеет гомолога в базе данных;
  3. Только NOE - запрос имеет гомолог в базе данных;
  4. Только NOE - запрос не имеет гомолога в базе данных;
  5. NOE и химический сдвиг - запрос имеет гомолог в базе данных;
  6. NOE и химический сдвиг - запрос не имеет гомолога в базе данных.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Берянский, Марк; Тан П; Лян Дж; Cruz JA; Чжоу Дж; Чжоу Y; Bassett E; MacDonell C; Лу П; Lin G; Wishart DS. (30 апреля 2009 г.). «GeNMR: веб-сервер для быстрого определения структуры белка на основе ЯМР». Нуклеиновые кислоты Res. 37 (Проблема с веб-сервером): W670-7. Дои:10.1093 / нар / gkp280. ЧВК  2703936. PMID  19406927.