Yapısal biyoinformatik

Bir proteinin üç boyutlu yapısı

Yapısal biyoinformatik bir biyoinformatik dalı. Protein, RNA ve DNA gibi biyoloji makromolekülleriin 3D yapılarının tahmini ve analizi ile ilgilenir.

Özet

Yapısal biyoinformatikte kullanılan informatik yaklaşımlar şunlardır: 

• Hedef seçimi - Bilinen yapılar ve dizilerin veri tabanları ile karşılaştırmalar yapılarak potansiyel hedefler tanımlanır. Hedefin önemi yayımlanmış yayınlar temelinde (temel alınarak) belirlenebilir. Hedef aynı zamanda protein domaini temelinde de seçilebilir. Protein domainleri tekrar düzenlenerek yeni bir proteinin oluşturlmasına izin veren yapı taşlarıdır. Bu yapı taşları başlangıç olarak izolasyonda çalışılabilir.
• X ışını kristalografisi denemeleri - X-Ray crystallography can be used to reveal three-dimensional structure of a protein. But, in order to use X-ray for studying protein crystals, pure proteins crystals must be formed, which can take a lot of trials. This leads to a need for tracking the conditions and results of trials. Furthermore, supervised machine learning algorithms can be used on the stored data to identify conditions that might increase the yield of pure crystals.
• X ışını kristalografisi verilerinin analizi - Elektronlar üzerine X ışını bombardımanın bir sonucu olan kırınım örneği elektron yoğunluk dağılımının Fourier transformudur. Fourier transformunu kısmi bilgi(kayıp faz bilgisi ve detektörlerin sadece kırınmış X ışınlarının büyüklüğünü ölçebilmesi yüzünden) ile çözebiliecek algoritmalara ihtiyaç vardır. Multidalgaboyu aykırı dağılım gibi ekstrapolasyon teknikleri elektron yoğunluk haritaları oluşturmak için kullanılabilir. Elekrtron yoğunluk haritaları selenyum atomlarının konumlarını referans olarak kullanarak yapının geri kalanını belirler. Standart Top ve Çubuk modeli elektron yoğunluk haritalarından oluşturulur.
• NMR spektrokpi verilerinin analizi- Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi deneyleri iki(veya daha fazla) boutlasal veri üretir. Bu verilerde her zirve numunedeki bir kimyasal gruba aittir. Spektrayı 3D yapılara dönüştürmek için optimizasyon metotları kullanılır. 
• Fonsiyonel bilgi ile yapısal bilginin bağdaştırılması - Yapısal çalışmalar yapısal-fonksiyonel ilişkiler için prob olarak kullanılabilirler. 

Ayrıca bakınız

• MMDB
• Protein Data Bank
• Protein veri bankalarının yapısal sınıflandırılması
• STING
• Moleküler modelleme
• Moleküler mekanik modellemesi yazılımlarının listesi
• Moleküler Konseptör
• Protein yapı tahmini
• CASP

Kitaplar

• Bourne, P. E., ve Gu, J. (2009) Yapısal Biyoenformatik (2. edition), John Wiley & Sons, New York, 978-0-470-18105-8
• Bourne, P. E., ve Weissig, H. (2003) Yapısal Biyoenformatik, Wiley 0-471-20199-5
• Leach, Andrew (2001) Moleküler Modelleme: İlkeler ve Uygulamalar (2. Baskı), Prentice Hall, 978-0-582-38210-7
• Peitsch, M. C., ve Schwede, T. (2008) Hesaplamalı Yapısal Biyoloji: Yöntemler ve Uygulamalar Dünya Bilimsel, 978-9812778772

Önemli yayınlar

• "Geometric nomenclature and classification of RNA base pairs". RNA. 7 (4). 2001. ss. 499–512. doi:10.1017/S1355838201002515. PMC 1370104 $2. PMID 11345429. 
• Jane S. Richardson (1981). "The anatomy and taxonomy of protein structure". Adv Protein Chem. Advances in Protein Chemistry. Cilt 34. ss. 167–339. doi:10.1016/S0065-3233(08)60520-3. ISBN 978-0-12-034234-1. PMID 7020376. 10 Şubat 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Temmuz 2018. 
• "Conformation of polypeptides and proteins". Adv Protein Chem. Advances in Protein Chemistry. Cilt 23. 1968. ss. 283–438. doi:10.1016/S0065-3233(08)60402-7. ISBN 978-0-12-034223-5. PMID 4882249. 
• "Stereochemistry of polypeptide chain configurations". J Mol Biol. Cilt 7. 1963. ss. 95–9. doi:10.1016/S0022-2836(63)80023-6. PMID 13990617. 

Dış bağlantılar

Veritabanları

• MMDB14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. PDB' den türetilmiş biyomoleküllerin deneysel olarak belirlenmiş 3D yapıları [1]
• Protein Data Bank (PDB) Protein ve nükleik asitlerin 3D yapısal bilgileri
• Nucleic acid Data Base (NDB)14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Nükleik asitler (DNA, RNA) hakkında deneysel olarak belirleniş bilgi
• Structural Classification of Proteins (SCOP) Yapıca bilinen proteinlerin arasındaki evrimsel ve yapısal ilişkinin karşılaştırmalı bir şekilde belirlenmesi
• TOPOFIT-DB TOPOFIT metodu temelli protein yapısal dizilemeleri [2]14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Electron Density Server (EDS)2 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Kristal yapılar ve haritarının uyumlulukları hakkında elektron-yoğunluk haritaları ve istatistikleri
• CASP Prediction Center14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Topluluk-çapı, CASP protein yapı tahmini için dünyaçapında deneyler
• PISCES server for creating non-redundant lists of proteins14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Yapısal kalite kriterleri ve dizi kimlikleri ile PDB listesleri oluşturur
• The Structural Biology Knowledgebase17 Eylül 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Protein araştırma dizaynında yardımcı araç
• ProtCID: The Protein Common Interface Database14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Homolog proteinlerin kristal yapılarındaki benzer protein-protein arayüzlerinin veritabanı

Yazılımlar

• Molecular Operating Environment (MOE) Proteinler, protein aileleri ve antikorlar için yapısal modellemeyi içeren geniş platform
• SBL25 Kasım 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (The Structural Bioinformatics Library) Son kullanıcı uygulamaları ve ileri seviye algoritmalar
• BALLView27 Nisan 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. moleküler modelleme ve görselleştirme
• FRIEND1 Şubat 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. görselleştirme ve analiz
• STING görselleştirme ve analiz
• PyMOL17 Eylül 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. görüntüleyici ve modelleyici
• VMD9 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. görüntüleyici, moleküler dinamik
• KiNG26 Mayıs 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., bir açık kaynak Java kinemage görüntüleyici
• MolMol görüntüleyici, NMR
• SPDBV DeepView26 Temmuz 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. görüntüleyici
• STRIDE
• MolProbity2 Ocak 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• PROCHECK
• CheShift,
• MolTalk14 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Jmol18 Kasım 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• PROPKA
• CARA
• Docking Server20 Kasım 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• StarBiochem20 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Biskit
• SPADE19 Şubat 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• UGENE
• PocketSuite
• MSL
• PSSpred1 Mayıs 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.