Структурные классификации 2012 Классификации трехмерных структур 1

Структурные классификации 2012 Наука и реальность 2

Структурные классификации 2012 Структурные элементы 3 Плоский (параллельный) лист Искривленный (антипараллельный) лист Баррель Альфа-спираль

Структурные классификации 2012 Структурные элементы 4

Структурные классификации 2012 Какими бывают структуры белков? Фибриллярные Глобулярные

Структурные классификации 2012 Coiled coil

Структурные классификации 2012 Архитектуры 7 β-сэндвич β-баррель β-пропеллер β-призма TIM-баррель α/β-сэндвич α/β/α-сэндвич

Структурные классификации 2012 Архитектура, топология, структурные мотивы 8 Архитектура – взаимное расположение β-листов и слоев прилегающих к ним α-спиралей в пространстве Топология – расположение β-тяжей и α-спиралей в пространстве и их порядок в полипептидной цепи Структурный мотив – несколько тяжей и, возможно, спиралей, топология которых широко распространены среди известных структур Архитектура: β-сэндвич Топология: порядок тяжей в полипептидной цепи: …, порядок в β-листах: и

Структурные классификации 2012 Структурные мотивы 9 β-шпилька Jellyroll β-меандрβαβ-мотив βαβ-спираль β-спираль Интерлок Греческий ключ

Структурные классификации 2012 Rossmann fold Спирали расположены по обе стороны от бета-слоя При этом не нарушается правило образования ß-a-ß мтивов (в виде правой спирали)

Структурные классификации 2012 Leu zipper

Структурные классификации 2012 Helix-turn-helix Helix-loop-helix

Структурные классификации 2012 Zn finger

Структурные классификации 2012 EF-hand

Структурные классификации

Структурные классификации 2012 SCOP и CATH 16 SCOP (Murzin, Benner, Hubbard, Chotia, 1995) CATH (Orengo et al., 1993, 1997)

Структурные классификации 2012 Класс Архитектура Топология Семейство –гомология Уровни классификации в CATH

Структурные классификации 2012 Класс Укладка (fold) – сходная топология Суперсемейство – структурная гомология (?) Семейство – сходство последовательностей и/или хорошее пространственной выравнивание цепей Белок – б.м. ортологичные белковые домены Вид – конкретный белок Уровни классификации в SCOP

Структурные классификации 2012 Разница между a/b и a+b 19 a/b: - Спирали и тяжи вместе образуют глобулу a+b: - Спирали и тяжи более или менее разобщены

Структурные классификации 2012 Зачем нужны структурные классификации? 20 Поиск эволюционного сходства 1 2 3

Структурные классификации 2012 Зачем нужны струкурные классификации 21 Голд стандарт для различных алгоритмов DSSP SheeP

Структурные классификации 2012 Зачем нужны струкурные классификации 22 Структурная биология будущего Почему некоторые мотивы выполняют строго определенные функции? Почему другие мотивы не связаны с функцией белка? Почему некоторые укладки встречаются у белков со строго определенной функцией? Почему некоторые мотивы специфичны для определенных укладок? В то же время, другие мотивы встречаются в белках с разным типом укладки - почему? Почему одни мотивы широко распорстранены, а другие похожие мотивы чрезвычайно редки? Как формируется укладка белка в процессе фолдинга? Как возникают новые фолды в процессе эволюции? Какие типы укладок вообще могут существовать, и можно ли создать укладку de novo? Почему одни типы укладок широко распространены, а другие редки?

Структурные классификации 2012 Неопределенность: сэндвич или баррель? 23 А или Д? SCOP: баррельCATH: сэндвич

Структурные классификации 2012 Сигнал и шум 24 Кор: β-сэндвич

Структурные классификации 2012 Велико ли разнообразие укладок Orengo et al., 1997 Andreeva, Murzin, 2010

Структурные классификации 2012 Что важнее – архитектура или топология? 26

Структурные классификации 2012 Что важнее – архитектура или топология? 27

Структурные классификации 2012 Гибкое совмещение 28

Структурные классификации Ye, Godzik, 2003

Структурные классификации 2012 Задачи совмещения структур 30 Rigid: Найти выравнивание А, такое, что (1) его длина максимальна (2) построенное по нему совмещение имеет минимальный RMSD Flexible: Найти минимальное количество изломов, так чтобы полученные блоки давали наилучшее жесткое совмещение

Структурные классификации 2012 Алгоритм гибкого совмещения (FATCAT) 31 Ye, Godzik, 2003

Структурные классификации 2012 Изломы внутри домена 32 Жесткое совмещение: L=80, RMSD=2.98 Гибкое совмещение: L=79, RMSD=2.76

Структурные классификации 2012 Все 33