predikce trojrozměrných struktur proteinůspiwokv/modelovani/...predikce struktury biomolekul:...

25
Predikce trojrozměrných struktur proteinů Vojtěch Spiwok [email protected] Ústav biochemie a mikrobiologie VŠCHT, Praha http://web.vscht.cz/spiwokv/ http://www.metadynamics.cz

Upload: others

Post on 27-Jan-2021

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • Predikce trojrozměrných struktur proteinů

    Vojtěch [email protected]Ústav biochemie a mikrobiologieVŠCHT, Praha

    http://web.vscht.cz/spiwokv/http://www.metadynamics.cz

    mailto:[email protected]://web.vscht.cz/spiwokv/http://www.metadynamics.cz/

  • Struktury biomolekul:

    Studium toho jak proteiny fungují

  • Struktury biomolekul:

    www.rcsb.org cca 170 000 prostorových struktur biomolekul (hlavně proteinů)

    PyMol

    UCSFChimera

    VMD

    http://www.rcsb.org/

  • Struktury biomolekul:

    Návrh léčiv

    4Q5M

  • Struktury biomolekul:

    Roentgenová strukturní krystalografie

  • Struktury biomolekul:

    Nukleární magnetická rezonance

  • Struktury biomolekul:

    CryoEM

  • Predikce struktury biomolekul:

    Swiss model (https://swissmodel.expasy.org/)

    https://swissmodel.expasy.org/

  • Predikce struktury biomolekul:

    Swiss model (https://swissmodel.expasy.org/)

    https://swissmodel.expasy.org/

  • Abl (1IEP) Lck (2PL0)

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • >LckGSHMQTQKPQKPWWEDEWEVPRETLKLVERLGAGQFGEVWMGYYNGHTKVAVKSLKQGSMSPDAFLAEANLMKQLQHQRLVRLYAVVTQEPIYIITEYMENGSLVDFLKTPSGIKLTINKLLDMAAQIAEGMAFIEERNYIHRDLRAANILVSDTLSCKIADFGLARLIEDNEYTAREGAKFPIKWTAPEAINYGTFTIKSDVWSFGILLTEIVTHGRIPYPGMTNPEVIQNLERGYRMVRPDNCPEELYQLMRLCWKERPEDRPTFDYLRSVLEDFFTATEGQYQPQP

    Identita 48 %Query 16 DEWEVPRETLKLVERLGAGQFGEVWMGYYNGHT-KVAVKSLKQGSMSPDAFLAEANLMKQ 74 D+WE+ R + + +LG GQ+GEV+ G + ++ VAVK+LK+ +M + FL EA +MK+Sbjct 6 DKWEMERTDITMKHKLGGGQYGEVYEGVWKKYSLTVAVKTLKEDTMEVEEFLKEAAVMKE 65

    Query 75 LQHQRLVRLYAVVTQEP-IYIITEYMENGSLVDFLKTPSGIKLTINKLLDMAAQIAEGMA 133 ++H LV+L V T+EP YIITE+M G+L+D+L+ + ++ LL MA QI+ M Sbjct 66 IKHPNLVQLLGVCTREPPFYIITEFMTYGNLLDYLRECNRQEVNAVVLLYMATQISSAME 125

    Query 134 FIEERNYIHRDLRAANILVSDTLSCKIADFGLARLIEDNEYTAREGAKFPIKWTAPEAIN 193 ++E++N+IHRDL A N LV + K+ADFGL+RL+ + YTA GAKFPIKWTAPE++ Sbjct 126 YLEKKNFIHRDLAARNCLVGENHLVKVADFGLSRLMTGDTYTAHAGAKFPIKWTAPESLA 185

    Query 194 YGTFTIKSDVWSFGILLTEIVTHGRIPYPGMTNPEVIQNLERGYRMVRPDNCPEELYQLM 253 Y F+IKSDVW+FG+LL EI T+G PYPG+ +V + LE+ YRM RP+ CPE++Y+LMSbjct 186 YNKFSIKSDVWAFGVLLWEIATYGMSPYPGIDLSQVYELLEKDYRMERPEGCPEKVYELM 245

    Query 254 RLCWKERPEDRPTFDYLRSVLEDFF 278 R CW+ P DRP+F + E FSbjct 246 RACWQWNPSDRPSFAEIHQAFETMF 270

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • Lck AVVTQEP-IYIITEY V T+EP YIITE+Abl GVCTREPPFYIITEF

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • C; A sample alignment in the PIR format; used in tutorial

    >P1;1IEPstructureX:1IEP:233 :A:498 :A::::---------------DKWEMERTDITMKHKLGGGQYGEVYEGVWKKYSLTVAVKTLKEDTMEVEEFLKEAAVMKEIKHPNLVQLLGVCTREPPFYIITEFMTYGNLLDYLRECNRQEVSAVVLLYMATQISSAMEYLEKKNFIHRDLAARNCLVGENHLVKVADFGLSRLMTGDTYTAHAGAKFPIKWTAPESLAYNKFSIKSDVWAFGVLLWEIATYGMSPYPGIDLSQVYELLEKDYRMERPEGCPEKVYELMRACWQWNPSDRPSFAEIHQAFETMFQ*

    >P1;lcksequence:lck:1 : :@ : ::::---------------DEWEVPRETLKLVERLGAGQFGEVWMGYYNGHT-KVAVKSLKQGSMSPDAFLAEANLMKQLQHQRLVRLYAVVTQEP-IYIITEYMENGSLVDFLKTPSGIKLTINKLLDMAAQIAEGMAFIEERNYIHRDLRAANILVSDTLSCKIADFGLARLIEDNEYTAREGAKFPIKWTAPEAINYGTFTIKSDVWSFGILLTEIVTHGRIPYPGMTNPEVIQNLERGYRMVRPDNCPEELYQLMRLCWKERPEDRPTFDYLRSVLEDFFT*

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • Abl (1IEP) Lck (model) Lck (2PL0)

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • Abl (1IEP) Lck (model) Lck (2PL0)

    Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování

  • Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování – modeller

    alignment.aliC; A sample alignment in the PIR format; used in tutorial

    >P1;1IEPstructureX:1IEP:233 :A:498 :A::::---------------DKWEMERTDITMKHKLGGGQYGEVYEGVWKKYSLTVAVKTLKEDTMEVEEFLKEAAVMKEIKHPNLVQLLGVCTREPPFYIITEFMTYGNLLDYLRECNRQEVSAVVLLYMATQISSAMEYLEKKNFIHRDLAARNCLVGENHLVKVADFGLSRLMTGDTYTAHAGAKFPIKWTAPESLAYNKFSIKSDVWAFGVLLWEIATYGMSPYPGIDLSQVYELLEKDYRMERPEGCPEKVYELMRACWQWNPSDRPSFAEIHQAFETMFQ*

    >P1;lcksequence:lck:1 : :@ : ::::---------------DEWEVPRETLKLVERLGAGQFGEVWMGYYNGHT-KVAVKSLKQGSMSPDAFLAEANLMKQLQHQRLVRLYAVVTQEP-IYIITEYMENGSLVDFLKTPSGIKLTINKLLDMAAQIAEGMAFIEERNYIHRDLRAANILVSDTLSCKIADFGLARLIEDNEYTAREGAKFPIKWTAPEAINYGTFTIKSDVWSFGILLTEIVTHGRIPYPGMTNPEVIQNLERGYRMVRPDNCPEELYQLMRLCWKERPEDRPTFDYLRSVLEDFFT*

  • Predikce struktury biomolekul:

    Homologní modelování – modeller

    model-default.py# Comparative modeling by the automodel classfrom modeller import * # Load standard Modeller classesfrom modeller.automodel import * # Load the automodel class

    log.verbose() # request verbose outputenv = environ() # create a new MODELLER environment to build this model in

    # directories for input atom filesenv.io.atom_files_directory = ['.', '../atom_files']

    a = automodel(env, alnfile = 'alignment.ali', # alignment filename knowns = '1IEP', # codes of the templates sequence = 'lck') # code of the targeta.starting_model= 1 # index of the first modela.ending_model = 1 # index of the last model # (determines how many models to calculate)a.make() # do the actual comparative modeling

  • Predikce struktury biomolekul:

    Fold recognition – Phyre2 (http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/~phyre2/)

    http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/~phyre2/

  • Predikce struktury biomolekul:

    Ab initioRosetta (https://www.rosettacommons.org)Foldit (https://fold.it/)

  • Predikce struktury biomolekul:

    Koevoluce

  • Predikce struktury biomolekul:

    Strojové učení – Google Alphafold

    https://deepmind.com/

  • Predikce struktury biomolekul:

    Simulace sbalování proteinů

    Lindorff-Larsen et al. Science 2011, 334(6055) 517-520.

  • Predikce struktury biomolekul:

    Shrnutí metod:

    Metoda Použití Přesnost

    Homologní modelování >30 % identity o něco horší než experiment

    Fold recognition existuje protein jakš takšs podobnoustrukturon

    Ab initio cokoliv nic moc

    Koevoluce cokoliv nic moc (jen kontakty)prosekvenované

    Strojové učení uvidíme uvidíme

  • Predikce struktury biomolekul:

    CASP - https://predictioncenter.org/

    https://predictioncenter.org/

  • Predikce struktury biomolekulárních komplexů

    Protein-ligand docking

    Glide (Schrodinger LLC),PLANTS, Autodock, Autodock VINA,Gold, Dock, ...

    De Graaf et al. J. Med. Chem. 2011, 54(23) 8195-8206.

    Protein-protein docking

    Haddock

    Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25