Page 101 - Perdih, Andrej, Katja Lakota, Alja Prah. 2020. Strukture bioloških molekul. Univerzitetni učbenik z recenzijo in navodila za vaje. Koper: Založba Univerze na Primorskem.
P. 101
strukture bioloških molekul
Spoznali bomo tri skupine metod napovedovanja proteinske strukture, ki so predstavljene na
Sliki 2. Za uporabo vsake izmed teh metod moramo že poznati primarno strukturo proteina. V
primeru, da obstaja že rešena 3D struktura sorodnega proteina, ki ima 30 ali več procentno
stopnjo homologije, tj. ujemanje primeranih sekvenc, lahko za napoved uporabimo homologno
modeliranje (ang. homology modeling), ki je najpogosteje uporabljena napovedna metoda. V
primeru, da je homologija manjša kot 30 %, se lahko poslužimo dveh pristopov. V primeru, da
obstaja 3D struktura proteina, ki ima vsaj 20 % homologijo in zelo podobno zvitje (tj. podobna
oblika in orientacija elementov sekundarne strukture, pri čemer ne upoštevamo povezanosti
med posameznimi strukturami), se lahko poslužimo metode prepoznave zvitij (ang. protein
threading). Obema metodama je skupno, da uporabljata t. i predloge oz. šablone (ang.
template) pri napovedi 3D strukture proteina (ang. template-based methods). V primeru, da je
homologija z znanimi proteini zelo nizka ali pa da nismo bili uspešni s prejšnjimi metodami,
lahko napovemo 3D strukturo proteina tudi iz prvih principov (lat. ab initio). Pri tem pristopu
ne uporabljamo eksperimentalnih predlog, kot je to značilno za prejšnja dva pristopa. V
nadaljevanju si bomo podrobneje pogledali vsako izmed omenjenih napovednih metod.
Slika 2. Razdelitev metod za napovedovanje 3D struktur proteinov.
1. HOMOLOGNO MODELIRANJE
Homologno modeliranje (ang. homology modeling) omogoča, da na osnovi poznavanja
primarnega zaporedja proteina in poznane eksperimentalno določene strukture njemu
sorodnega homolognega proteina, ki ga uporabimo za predlogo, zgradimo 3D model tarčnega
proteina. Homologno modeliranje torej temelji na predpostavki, da se terciarne strukture
sorodnih proteinov/homologov ne bodo pomembno razlikovale navkljub razlikam v njihovem
primarnem zaporedju. 3D strukture proteinov med homologi so bolj ohranjene kot proteinske
primarne sekvence, vendar mora biti stopnja homologije vsaj okoli 30 %, da lahko z dovolj
visokim nivojem zaupanja uporabimo to metodo. Splošno shemo homolognega modeliranja
prikazuje Slika 3.
101
Spoznali bomo tri skupine metod napovedovanja proteinske strukture, ki so predstavljene na
Sliki 2. Za uporabo vsake izmed teh metod moramo že poznati primarno strukturo proteina. V
primeru, da obstaja že rešena 3D struktura sorodnega proteina, ki ima 30 ali več procentno
stopnjo homologije, tj. ujemanje primeranih sekvenc, lahko za napoved uporabimo homologno
modeliranje (ang. homology modeling), ki je najpogosteje uporabljena napovedna metoda. V
primeru, da je homologija manjša kot 30 %, se lahko poslužimo dveh pristopov. V primeru, da
obstaja 3D struktura proteina, ki ima vsaj 20 % homologijo in zelo podobno zvitje (tj. podobna
oblika in orientacija elementov sekundarne strukture, pri čemer ne upoštevamo povezanosti
med posameznimi strukturami), se lahko poslužimo metode prepoznave zvitij (ang. protein
threading). Obema metodama je skupno, da uporabljata t. i predloge oz. šablone (ang.
template) pri napovedi 3D strukture proteina (ang. template-based methods). V primeru, da je
homologija z znanimi proteini zelo nizka ali pa da nismo bili uspešni s prejšnjimi metodami,
lahko napovemo 3D strukturo proteina tudi iz prvih principov (lat. ab initio). Pri tem pristopu
ne uporabljamo eksperimentalnih predlog, kot je to značilno za prejšnja dva pristopa. V
nadaljevanju si bomo podrobneje pogledali vsako izmed omenjenih napovednih metod.
Slika 2. Razdelitev metod za napovedovanje 3D struktur proteinov.
1. HOMOLOGNO MODELIRANJE
Homologno modeliranje (ang. homology modeling) omogoča, da na osnovi poznavanja
primarnega zaporedja proteina in poznane eksperimentalno določene strukture njemu
sorodnega homolognega proteina, ki ga uporabimo za predlogo, zgradimo 3D model tarčnega
proteina. Homologno modeliranje torej temelji na predpostavki, da se terciarne strukture
sorodnih proteinov/homologov ne bodo pomembno razlikovale navkljub razlikam v njihovem
primarnem zaporedju. 3D strukture proteinov med homologi so bolj ohranjene kot proteinske
primarne sekvence, vendar mora biti stopnja homologije vsaj okoli 30 %, da lahko z dovolj
visokim nivojem zaupanja uporabimo to metodo. Splošno shemo homolognega modeliranja
prikazuje Slika 3.
101
