|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Биоинформатический анализ активных центров сериновых β-лактамаз с использованием 3D-мотивовкурсовая работа (Специалист)
- Научный руководитель: Суплатов Дмитрий Андреевич
- Автор: Герасева Елизавета Павловна
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет биоинженерии и биоинформатики
- Год защиты: 2019
- Курс: 4
- Аннотация: Установление взаимосвязи между структурой и функциональными свойствами белков/ферментов является одной из наиболее актуальных задач, важных как для фундаментального понимания организации и функционирования живых систем, так и для использования этих знаний в медицине и биотехнологии. Количество белков, для которых известна аминокислотная последовательность, а также структура, в последние годы возрастает экспоненциально, что связано с совершенствованием соответствующих экспериментальных методов, в первую очередь развитием и распространением проектов секвенирования геномов. Понимание функциональных возможностей и свойств этих новых белков необходимо для изучения их биологической/физиологической роли, организации и функционирования живых систем, и открывает возможности применения этих знаний в медицине и биотехнологии. Открытие явления мунлайтинга, т.е. наличия нескольких функциональных активностей в рамках одной белковой структуры, загадки псевдоферментов, потерявших каталитическую активность, но сохраняющих регуляторные свойства, возрастающее накопление примеров разнородности (promiscuity) ферментов, т.е. способности катализировать разные химические реакции в рамках одного активного центра, а также описание все большего числа аллостерических белков, активность которых регулируется за счет связывания модулятора в топологически независимом сайте структуры, и примеров аналогичных ферментов, т.е. выполняющих схожую функцию в рамках разной структурной организации – все это говорит о том, что взаимосвязь «последовательность-структура-функция» организована значительно более сложно, чем казалось еще недавно. А ведь на сегодняшний день экспериментально изучено менее 0.3% известных белков. Трехмерные (3D) мотивы – это паттерны локальной структуры, связанные с функцией, обычно включающие аминокислотные остатки, участвующие в связывании и каталитическом превращении субстратов. Структуры белков можно сравнивать с известными трехмерными мотивами, ассоциированными с конкретными каталитическими свойствами – таким образом можно аннотировать белки с неизвестной функцией, а также искать новые функциональные и регуляторные центры в ранее изученных белках. Использование 3D-мотивов для аннотации и изучения свойств белков/ферментов является перспективным, что обусловлено (1) геометрическим ростом базы данных структурной информации PDB и (2) возможностью сравнительного анализа эволюционно удаленных гомологов, которые потеряли сходство по аминокислотной последовательности, но сохранили общность трехмерной организации. Однако для эффективного использования 3D-мотивов в повседневной лабораторной практике нужны новые методы и подходы, ориентированные на обработку все более объемных и разнообразных биологических данных для решения актуальных задач современной биологии. В этой работе были проанализированы активные центры сериновых β-лактамаз. С использованием множественного структурного выравнивания и методов машинного обучения была составлена репрезентативная выборка 3D-мотивов каталитически важных аминокислот активных центров этих ферментов. Показано, что отобранные 3D-мотивы могут быть использованы для аннотации структур β-лактамаз.
- Добавил в систему: Суплатов Дмитрий Андреевич