Презентации 2020 / 08-20-GP-Proteomics

Формирование пространственной структуры белков

Типы взаимодействия, обеспечивающие формирование и поддержание пространственной структуры белка

1)Водородные связи между группами аминокислотных остатков;

2)Электростатическое притяжение между противоположно заряженными R-группами – солевые мостики

3)Гидрофобные взаимодействия;

4)Вандер-ваальсовы взаимодействия;

5)Ковалентные поперечные связи – дисульфидные мостики

Геномика и протеомика

Компьютерный анализ белков

Основные компьютерные базы данных:

-UniProt (Universal Protein Resource) http://www.ebi.ac.uk/uniprot/index.html, один из наиболее всеобъемлющих каталогов информации о белках и их функциях, центральное хранилище первичных структур, объединяет базы

-UniProtKB/Swiss-Prot, UniProtKB/TrEMBL и PIR – базы первичных структур белков

-Существует огромное количество специализированных

-белковых баз данных,

-http://www.expasy.ch/alinks.html

-http://www.ebi.ac.uk/integr8/

Геномика и протеомика

Компьютерный анализ белков

Позволяет предсказать или определить:

-Клеточную локализацию по наличию молекулярного адреса (секретируемый, митохондриальный, мембранный, ЭР и т.д.)

-Предсказание продуктов расщепления протеазами

-Предсказать физико-химические параметры: Mr, pI и др.

-Профиль гидрофильности /гиброфобности, трансмембр уч-ки.

-Посттрансляционные модификации (фосфорилирование,

гликозилирование и т.д.)

-Функциональные домены, принадлежность к опр. белковым функциональным семействам.

-Фолдинг

Геномика и протеомика

Компьютерный анализ белков: пример

Группы функциональных сайтов в базе PDBSite

(кол-во спец. функций в группе / кол-во примеров в группе на 2018)

-Каталитические (222 /1467)

-Пострансляционной модификации (8 / 55),

-Связывания ионов металлов (17 / 3309)

-Связывания ионов неметаллов (9 /1716)

-Связывания органических лигандов (133 / 6747)

-Белок-белковых взаимодействий ( 955 / 15353)

-Взаимодействий белок-ДНК ( 1324 / 1329)

-Взаимодействий белок-РНК ( 752 / 755)

-Связывания фармацевтических препаратов ( 14 / 28)

-Разное 4481

Геномика и протеомика

Компьютерный анализ белков: определение структуры

Схема моделирования по гомологии на примере рецептора мелатонина MT1 человека

Геномика и протеомика

Консервативность архитектуры белков.

Сравнение последовательностей Ca2+-регулируемых фотопротеинов из гидроидных медуз

Цветом выделены а/к остатки, формирующие целентеразин-связывающую полость (по пространственной структуре обелина), зеленым отмечены остатки, образующие водородные связи с 2-гидропероксицелентеразином

Консервативность архитектуры белков

Сравнение представителей 3-х групп целентеразин-зависимых Са2+связывающихбелков:

Са2+-регулируемый фотопротеин обелин из гидроида Obelia longissima

Са2+-регулируемый фотопротеин беровин из ктенофоры Beroe abyssicola

целентеразин-связывающий белок из мягкого коралла Renilla muelleri

Консервативность архитектуры белков

Сравнение последовательностей и 3D-структур 3-х групп целентеразинзависимых Са2+-связывающих белков: обелин, беровин и RmCBP

голубой – апообелин из Obelia	Идентичные остатки показаны звездочками, остатки
желтый - apoCBP (целентеразин-	участвующие в формировании целентеразин-связы-
связывающий белок) из Renilla	вающей полости затемнены.
muellery.	Оклонение атомов основной цепи пары обелин-беровин
green – апоберовин из Beroe	(RMSD 2.22 Å) меньше, чем пары обелин-CBP (5.74 Å)

Основные методы идентификации белковых структур

1.Рентгеноструктурный анализ - основан на получении кристаллов белка и восстановлении структуры электронных плотностей по рентгеновской интерференционной картинке.

2.Ядерно-магнитный резонанс (NMR) для белков в растворе, для

небольших белков (до 30 кДа)

3. Криоэлектронная микроскопия – фотографии крупных белковых

комплексов (более 120 кДа)

4. Компьютерное моделирование. Достижение 2020 – программа

AlphaFold2 группы DeepMind c элементами ИИ позволила получить структуры, совпавшие с рентгеноструктурными с точностью 92,4%

Геномика и протеомика

Protein-protein interactions (PPI)

Molecular interactions are a fundamental mechanism for the transfer and integration of information in cells.

The physical protein-protein interactions (PPI) underlie every process in the living cell. The deciphering of the structure and dynamics of protein interaction network in their cellular context is a central goal in system biology.