Bioinformatyka wykład 12, 18.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.

Podobne dokumenty
Bioinformatyka wykład 10.I.2008

Bioinformatyka wykład 11, 11.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.

Bioinformatyka wykład 3.I.2008

Bioinformatyka wykład 8, 27.XI.2012

Bioinformatyka wykład 10

Modelowanie białek ab initio / de novo

Modelowanie białek ab initio / de novo

Modelowanie białek ab initio / de novo

Bioinformatyka II Modelowanie struktury białek

Bioinformatyka II Modelowanie struktury białek

Spis treści. Przedmowa... XI. Wprowadzenie i biologiczne bazy danych. 1 Wprowadzenie Wprowadzenie do biologicznych baz danych...

Bioinformatyka wykład 9

na podstawie artykułu: Modeling Complex RNA Tertiary Folds with Rosetta Clarence Yu Cheng, Fang-Chieh Chou, Rhiju Das

Bioinformatyka wykład 8

Badanie długości czynników sieciujących metodami symulacji komputerowych

JANUSZ M. BUJNICKI. Tom Numer 2 3 ( ) Strony

Przewidywanie struktur białek

Komputerowe wspomaganie projektowania leków

Analiza grup i sygnałów używanych do budowy struktury białek z lokalnych deskryptorów

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Wieloskalowe modelowanie molekularne bia³ek

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Żwirki i Wigury 93, Warszawa TEL.: , FAX: , E- MAIL: Dr hab. Joanna T

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (1) GENOMY I ICH ADNOTACJE

Jest to dziedzina biologiczna wywodząca się z biotechnologii. Bioinformatyka

Porównywanie i dopasowywanie sekwencji

Podstawy projektowania leków wykład 13

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (2) GENOMY I ICH ADNOTACJE. Podstawy Bioinformatyki wykład 4

Dopasowywanie sekwencji (ang. sequence alignment) Metody dopasowywania sekwencji. Homologia a podobieństwo sekwencji. Rodzaje dopasowania

BIOINFORMATYKA. edycja 2016 / wykład 11 RNA. dr Jacek Śmietański

Metody teoretyczne przewidywania struktury białek oraz ich kompleksów z peptydami

Modelowanie homologiczne

modelowania makromolekuł wydawało się interesującym zadaniem. W pewnym sensie tego typu podejście zbliżone było do idei de Gennes a, z jedną jednak

były jedynie sekwencje aminokwasowe, a także wykorzystał go do oszacowania aktywności przeciwdrobnoustrojowej wybranych bakteriocyn.

4.1 Hierarchiczna budowa białek

MultiSETTER: web server for multiple RNA structure comparison. Sandra Sobierajska Uniwersytet Jagielloński

Dwuletnie studia indywidualne II stopnia na kierunku fizyka, specjalność Matematyczne i komputerowe modelowanie procesów fizycznych

Bioinformatyka. z sylabusu...

Księgarnia PWN: A.D. Baxevanis, B.F.F. Ouellette Bioinformatyka

Porównywanie i dopasowywanie sekwencji

Bioinformatyka. (wykład monograficzny) wykład 5. E. Banachowicz. Zakład Biofizyki Molekularnej IF UAM

Przewidywanie struktury kanału białkowego z wykorzystaniem probabilistycznych gramatyk formalnych oraz modelu ciągłego przepływu jonów

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture11. Random Projections & Canonical Correlation Analysis

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Dokonane w latach sześćdziesiątych odkrycie, w

Zagadnienia omawiane na wykładzie:

Generator testów Bioinformatyka wer / 0 Strona: 1

Podstawy projektowania leków wykład 12

Oddziaływanie leków z celami molekularnymi i projektowanie leków

Dokowanie molekularne. Karol Kamel Uniwersytet Warszawski

Struktura polimerów i biopolimerów (2)

Wykład Bioinformatyka. Wykład 9. E. Banachowicz. Zakład Biofizyki Molekularnej IF UAM

Recenzja. Warszawa, dnia 22 października 2018 r.

Generator testów Bioinformatyka_zdalne wer / 0 Strona: 1

Dopasowanie sekwencji (sequence alignment)

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Ocena jakości modeli strukturalnych białek w oparciu o podobieństwo strukturalne i semantyczny opis funkcji w ontologii GO

Dopasowanie sekwencji Sequence alignment. Bioinformatyka, wykłady 3 i 4 (19, 26.X.2010)

Modelowanie molekularne

M. Pasenkiewicz-Gierula, IVR Bt, 2005 WBt UJ

PODSTAWY BIOINFORMATYKI 8 DOPASOWYWANIE SEKWENCJI AMINOKWASÓW

Grafy i sieci wybrane zagadnienia wykład 3: modele służące porównywaniu sieci

Modelowanie molekularne

DWIE TWARZE STRUKTURY PRZESTRZENNEJ BIAŁEK ZASTOSOWANIE WIEDZY O BIAŁKACH SAMOISTNIE NIEUPORZĄDKOWANYCH W RACJONALNYM PROJEKTOWANIU LEKÓW

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Przewidywanie struktury białek: od modelowania opartego o szablony. do rekombinacji fragmentów metodą dr Frankensteina

Bioinformatyka Bioinformatyka. Wykład 9. E. Banachowicz. Zakład Biofizyki Molekularnej IF UAM. Modelowanie struktur białek

Podstawy bioinformatyki - biologiczne bazy danych

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 4 DOPASOWANIE SEKWENCJI

Przyrównanie sekwencji. Magda Mielczarek Katedra Genetyki Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bioinformatyczne bazy danych

Analiza danych proszkowej dyfrakcji X (XRPD) krótka instrukcja

RMSD - Ocena jakości wybranych molekularnych struktur przestrzennych

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 4 DOPASOWANIE SEKWENCJI

Dopasowanie sekwencji Sequence alignment. Bioinformatyka, wykłady 3 i 4 (16, 23.X.2012)

ARNOLD. EDUKACJA KULTURYSTY (POLSKA WERSJA JEZYKOWA) BY DOUGLAS KENT HALL

Kamila Muraszkowska Znaczenie wąskich gardeł w sieciach białkowych. źródło: (3)

PRZYRÓWNANIE SEKWENCJI

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

Termodynamika i właściwości fizyczne stopów - zastosowanie w przemyśle

Fizyka komputerowa(ii)

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 11. Spectral Embedding + Clustering

Dopasowania par sekwencji DNA

Structure and Charge Density Studies of Pharmaceutical Substances in the Solid State

Symulacje Komputerowe

Weronika Mysliwiec, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Bioinformatyczne bazy danych

Metody ograniczenia przestrzeni poszukiwań w modelowaniu nieznanych struktur białkowych

Molecular dynamics investigation of the structure-function relationships in proteins with examples

Ćwiczenia nr 5. Wykorzystanie baz danych i narzędzi analitycznych dostępnych online

Few-fermion thermometry

Zakopane, plan miasta: Skala ok. 1: = City map (Polish Edition)

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Dr hab. Joanna Trylska, prof. UW Dziekan Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego

Instrukcja konfiguracji usługi Wirtualnej Sieci Prywatnej w systemie Mac OSX

Wzorcowe efekty kształcenia dla kierunku studiów biotechnologia studia pierwszego stopnia profil ogólnoakademicki

PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI

Bioinformatyka 2 (BT172) Struktura i organizacja kursu

Public gene expression data repositoris

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 24. Differential Privacy and Re-useable Holdout

Transkrypt:

Bioinformatyka wykład 12, 18.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d. krzysztof_pawlowski@sggw.pl 18.01.11 1

Struktura natywna minimum energii swobodnej F = U TS Prawdopodobieństwo stanu ~ exp(-f/k B T) 18.01.11 2

Struktura natywna Christian Anfinsen, ok.1962 Thermodynamic hypothesis or Anfinsen's Dogma The native conformation is determined by the totality of interatomic interactions and hence by the amino acid sequence, in a given environment." 18.01.11 3

Efekt hydrofobowy węglowodór fosforan Entropia! 18.01.11 4

18.01.11 5

Plan wykładu proces zwijania się białek minimalizacja energii symulacje dynamiki molekularnej biblioteki struktur białkowych struktura pliku PDB 18.01.11 6

Droga zwijania (folding) zapadanie hydrofobowe hydrophobic collapse czy proces hierarchiczny 18.01.11 7

HOW DOES PROTEIN FOLD? and even more: How CAN protein fold spontaneously? Levinthal paradox (1968): Native protein structure reversibly refolds from various starts, i.e., it is thermodynamically stable. 18.01.11 8 But how can protein chain find this unique structure - within seconds - among zillions alternatives?

Nukleacja 18.01.11 9

Stopiona globuła molten globule 18.01.11 10

Stopiona globuła molten globule 18.01.11 11 lejek funnel

równowaga energia i entropia 18.01.11 12

Plan wykładu proces zwijania się białek minimalizacja energii symulacje dynamiki molekularnej biblioteki struktur białkowych struktura pliku PDB 18.01.11 13

Plan wykładu proces zwijania się białek minimalizacja energii symulacje dynamiki molekularnej biblioteki struktur białkowych struktura pliku PDB 18.01.11 14

Newtonowskie równania ruchu 18.01.11 15

Symulacja zwijania białka 18.01.11 16 Uproszczony model: pracownia A. Kolińskiego, UW

Plan wykładu proces zwijania się białek minimalizacja energii symulacje dynamiki molekularnej biblioteki struktur białkowych struktura pliku PDB 18.01.11 17

http://www.rcsb.org/ Protein Data Bank 18.01.11 18

RóŜne klasy metod przewidywania struktur Knowledge based methods comparative modelling twilight zone fold recognition 18.01.11 19 ab initio / de novo methods.

Modelowanie struktur oparte na wiedzy Rozpoznanie Czy istnieją dobrze scharakteryzowane białka podobne do mojego? Dopasowanie Jak dopasować sekwencje target/template? Modelowanie Jaka jest dokładna struktura 3D? 18.01.11 Funkcja Jaką aktywność ma białko? 20

Struktura przez analogię Identyczność sekwencji 100 75 Rozpoznanie Łatwe - BLAST, FASTA silne podobieństwo sekwencji, oczywiste Analogie funkcji 50 25 Trudne - PSI-BLAST - podobieństwo sekwencji - twilight zone, zróŝnicowanie funkcji Trudniejsze brak wyraźnego podobieństwa sekwencji, 0 18.01.11 duŝa dywergencja funkcji fold 21 recognition

Fold recognition trudne rozpoznawanie podobieństwa do znanych struktur Rozpoznanie Podobieństwo sekwencji (np. metody profilowe, tzn. porównywanie rodzin białek) Podobieństwo struktur dugorzędowych (przewidziane / rzeczywiste) Pasowanie sekwencji do struktur - tzw. potencjały statystyczne ( Threading ) 18.01.11 22

Budowa modelu mechanika molekularna więzy z dopasowania do struktury szablonu (template) ew. więzy z eksperymentu Modelowanie 18.01.11 23

Modelowanie porównawcze w róŝnych rolach Funkcja tradycyjnie Odległe podobieństwo białko-szablon Nie zawsze białkoszablon homologiczne oczywista analogia homologiczne funkcji funkcja nieoczywista zwykle jednozaczne dopasowanie moŝe dopasowanie być niejednozaczne modelowanie modelowanie dokowanie ligandów, analiza modelu szczegółowa analiza w celu określenia miejsca aktywnego,... funkcji 18.01.11 etc. etc. 24

Example: mechanism of action of an anti cancer drug (STI-571) Funkcja STI-571 binds to the Abl protein (left), however doesn't bind to Src, a similar oncogenic kinase (right) Cancer Fighter's Modus Operandi Revealed Jean Marx Science (2000), 289, 1121-2 18.01.11 25

De novo Zredukowane modele siatkowe Rosetta 18.01.11 26

PREDICTION FROM PHYSICS: PROTEIN CHAIN FOLDS SPONTANEOUSLY SEQUENCE HAS ALL INFO TO PREDICT: 2 O STRUCTURE, 3D STRUCTURE, SIDE CHAIN ROTAMERS, S-S BONDS, etc. 18.01.11 27

Przykład zredukowanej reprezentacji struktury białka uwzgędnia się tylko kilka quasiatomów na resztę aminokwasową - np. Cα Cβ ograniczona liczba moŝliwych połoŝeń quasi-atomów specjalne potencjały dla quasiatomów problem przejścia od reprezentacji zredukowanej do pełnej, atomowej metody często łączone z elementami rozpoznawania kształtw grupa Andrzeja Kolińskiego biocomp.chem.uw.edu.pl 18.01.11 28

Idea Rosetty David Baker, UW 18.01.11 29

Rosetta łańcuch główny uproszczony model Cα,Cβ: uwzględnienie preferencji konformacyjnych krótkich fragmentów wg. bibliotek struktur następnie udoskonalenie modelu (refinement) z wykorzystaniem potencjałów fizykochemicznych, opartych na analizie znanych struktur 18.01.11 30

Rosetta Low resolution all-atom 18.01.11 31

Rosetta - przykład 18.01.11 32