تع يي ن ساختار سه بعد ي پروتئ ي ن بر اساس توال ي اس ي دها ي آم ي نه

1. تعيين ساختار سه بعدي پروتئين بر اساس توالي اسيدهاي آمينه محمد هادي فروغمند اعرابي استاد راهنما: دکتر قدسي استاد مشاور: دکتر حبيبي

2. فهرست • آشنايي با پروتئين و ساختارهاي آن • تعريف مساله • کارهاي انجام شده • کارهاي آينده • نتيجه‌گيري و زمان‌بندي

3. آشنايي با پروتئين و ساختارهاي آن

4. پروتئين • مصالح براي قسمت‌هاي مختلف بدن • پروتئين رشته‌اي از اسيدهاي آمينه • ARNDBCEQZGHILKMFPSTWYV • توالي پروتئين • اسيد آمينه: ترکيبي با ساختار مشخص • 20 اسيد آمينه

5. ساختار سه بعدي پروتئين • تا شدن در شرايط محيط • محورهای اسيدهای آمينه • ساختار سه بعدي، تعيين کننده‌ي کارکرد پروتئين • ساختار سه بعدي پروتئين يکتاست • انگيزه برای يافتن ساختار از توالي

6. چند مساله • پيدا کردن توالي با ساختار سه بعدي مشخص • طراحي دارو • ورودي: ساختار سه بعدي • خروجي: توالي از اسيدهاي آمينه • پيدا کردن ساختار سه بعدي بر اساس توالي • ورودي: توالي از اسيدهاي آمينه • خروجي: ساختار سه بعدي توالي • مساله‌ي اين مقاله • اطلاعات: پايگاه داده از پروتئين با ساختار شناخته شده

7. کارهاي انجام شده • روش‌هايAb Initio • بدون پيش فرض • روش‌هاي فيزيکي – شيميايي • بر اساس قوانين فيزيکي - شيميايي • روش‌هاي تجانسي • بر اساس ساختارهاي شناخته شده • روش‌هاي تشخيص ساختار سه بعدي • تعداد ساختارهاي سه بعدي محدود است

8. مساله: زيرتوالي با ساختار سه بعدي يکتا • انگيزه براي تجانس • توالي مشخص به ساختار سه بعدي ثابتي تا مي شود. • ساختار سه بعدي در مقابل جهش نسبتا ثابت است • زير توالي با ساختار سه بعدي يکتا • از بين پروتئينهاي با ساختار سه بعدي شناخته شده • تلاش براي باز سازي ساختار پروتئين بر اساس اين توالي ها

9. مساله: استخراج خواص جايگاه‌ها در ساختار سه بعدي • تعداد ساختارهاي سه بعدي بسيار محدود است. • بررسي رشته با تمام ساختارهاي سه بعدي • يک روش: رشته‌ي ورودي به کدام دسته شبيه‌تر است؟

10. رشته‌ي ورودي به کدام دسته شبيه‌تر است؟ • روش‌هاي موجود: • رشته‌ي ورودي به رشته‌هاي کدام دسته شبيه‌تر است؟ • روش جديد: • سعي بر تطابق رشته با ساختارهاي سه بعدي • بهترين تطبيق به کدام ساختار؟ • ملاک براي تطبيق؟ ARNDB ARNDB

11. تطبيق رشته به ساختار ARNDB ARNDB • ملاک براي تطبيق: اطلاعات آماري اعضاي گروه • مثال: • تعداد اسيد آمينه‌هايA در مکان خاص • تعدا جفت اسيد آمينه‌هايA و V در جايگاه‌هاي خاص • اطلاعات فيزيکي

12. مساله ساده شده و مساله اصلي • ساختار دسته‌ها تقريبا يکي است • اعمال پر هزينه آمار براي جفت جايگاه • زنجيره جانبي

13. زمان بندي • پياده سازي مساله اول: 1 ماه • بررسي نتايج و مقايسه با روش‌هاي موجود: 1 ماه • پياده سازي مساله دوم : 2 ماه • بررسي نتايج و مقايسه با روش‌هاي موجود: 1 ماه • نوشتن پايان نامه: 3 ماه

14. منابع • Sali A., Shakhnovich E., Karplus M., How does a protein fold?, Natue 369, 248--51, 1994. • http://www.rcsb.org/pdb/ • http://predictioncenter.org/ • Govondarajan S., Recabarren R., Goldstein R. A., Estimation the total number of protein folds, Proteins 35:408-14, 1999. • Bourne P. E., Weissig H., Structural Bioinformatics, Addison-Wesley, 2003. • Bowie J. U., Eisenberg D., An evolutionary approach to folding small alpha-helical proteins that uses sequence information and an empirical guiding fitness function, Proceeding Natural Acad Science USA 91:4436-40, 1994. • Shahrezaei V., Hamedani N., Ejtehadi M. R., Protein Ground State Candidates in a Simple Model: An Exact Enumeration, Physical Review E, 60, 1996. • Dunbrack R. L., Karplus M., Conformational analysis of backbone-dependent rotamer preferences of protein sidechains, Natural Structural Biology 1:334-40. 1994.

15. منابع • Jonassen I., Eidhammer I., Grindhaug S. H., Taylor W. R., Searching the protein structure databank with weak sequence patterns and structural constraints. Natural Structural Biology 304:599-619, 2000. • Lee M. R., Tsai J., Baker D., Kollman P. A., Molecular dynamics in the endgame of protein structure prediction, Journal of Molecolar Biology 313:417-30, 2001. • Lesk A. M., Lo Conte L., Hunnard T., Assessment of novel fold targets in CASP4: predictions of three-dumentional structures, secondary structures, and interresidue contants, Proteins 45(S5): 98-118, 2001. • Murzin A. G., Progress in protein structure prediction, Natural Structural Biology 8:110-2, 1997. • Petrey D., Honig B., Free energy determinats of tertiary structure and the evaluation of protein models, Protein Science 9:2181-91, 2000. • Reva B. A., Finkelstein A. V., Sanner M. F., Olson A. J., Adjusting potential energy functions for lattice models of chain moleculars, Proteins 25:379-88, 1996. • Rohl C. A., Baker D., Do novo determination of protein backbone structure from residual dipolar couplings using Rosetta, Journal of American Chemical Society 124:2723-9, 2002. • Samudrala R., Moult J., An all-atom distance-dependent conditional probability discriminatory function for protein structure prediction, Journal of Molecolar Biology 275:895-916, 1998.

16. منابع • Simons K. T., Kooperberg C., Huang E., Baker D., Assembly of protein tertiary structures from fragments with similar local sequences using simulated annealing and Bayesian scoring function, Journal of Molecolar Biology 268:2009-25, 1997. • Zhang Y., Skolnick J., The protein structure prediction problem could be solved using the current PDB library, Proceeding Natural Acad Science, USA 102(4): 1029-34, 2005. • Yona G., Levitt M., Within the twilight zone: a sensitive profile-profile comparision tool bassed on information theory, Journal of Molecolar Biology 315(5): 1257-75, 2002. • Jennings A. J., Edge C. M., Sternberg M. J., An approach to improving multiple alignments of protein sequences using predicted secondary structure, Protein Engineering 14:227-31, 2001. • Jones D. T. Protein secondary structure predictoin based on position-specific scoring matrices, Journal of Molecolar Biology 292:195-202. 1999. • Ora M., Kawabata T., Kinjo A. R., Nishikawa K., Cooperative approach for the protein fold recognition, Proteins 37:126-32, 1999. • Doniach S., Eastman P., Protein dynamics simulation from nanoseconds to microseconds, Curr Opin Struct Biol 52:521-6, 1999. • Hinds D., Levitt M., Exploring conformational space with a simple lattice model for protein structure, Journal of Molecolar Biology 243:668-82, 1994. • Hughey R., Krogh A., Hidden Markov Models for sequence analysis: extensiont and analysis of the basic method, Computer Applications in Bioscience 12:95-107, 1996. • Osghuthorpe D. J., Ab initio protein folding, Current Opinion in Structural Biology 10:146-52, 2000. • Lemer C., Rooman, M. J., Woodak S. J, Protein Structure Prediction By Threading Methods: Evaluation Of Currenct Techniques, PROTEINS: Structure, Function and Genetics 23:337-355, 1996.

17. پايان با تشکر