- získat podrobné a úplné kvantitativní charakterizace povrchu kapsy a vnitřní dutiny proteinů pomocí CASTp (Počítačová Atlas Topografie Povrchu proteinů).
- seznámit se s online zdrojem CASTp.
proteiny jsou jednou z důležitých základních jednotek všech živých buněk. Proteiny mají širokou škálu funkcí ve všech živých bytostech. Některé důležité funkce, jako je replikace DNA, katalýza metabolických reakcí, transport molekul z jednoho místa na druhé atd. jsou prováděny pomocí bílkovin.
stavebními kameny proteinů jsou aminokyseliny. Aminokyseliny jsou vyrobeny z funkčních skupin Aminu (-NH2) a karboxylové kyseliny (-COOH) a také z postranního řetězce, který je specifický pro každou aminokyselinu. V lidském těle se nachází téměř 20 aminokyselin, které se obvykle liší ve svých R skupinách. V proteinech jsou aminokyseliny navzájem spojeny pomocí peptidových vazeb. Peptidová vazba vzniká, když je karboxylová skupina jedné aminokyseliny spojena s aminoskupinou jiné molekuly kovalentní vazbou.
proteiny se navzájem liší svou strukturou, především svou sekvencí aminokyselin. Struktura vysvětluje různé úrovně organizace proteinové molekuly. Proteinová struktura je rozdělena na primární, sekundární, terciární a kvartérní. Lineární sekvence polypeptidový řetězec aminokyseliny se týká primární struktury proteinů. Mezimolekulární a intramolekulární vodíkové vazby mezi amidovými skupinami v primární struktuře proteinu tvoří sekundární strukturu. Alfa šroubovice a beta listy jsou dvě důležité sekundární struktury v proteinu. Trojrozměrná struktura jedné molekuly proteinu se týká terciární struktury. Kvartérní struktura je tvořena několika proteinovými molekulami nebo polypeptidovými řetězci.
interakce s molekulami, jako je substrát, ligand, DNA a další domény pomáhá bílkoviny vykonávat své specifické funkce. Trojrozměrná struktura proteinu poskytuje požadovaný tvar a fyzikálně-chemické vlastnosti pro usnadnění takových interakcí. Vztah mezi strukturou proteinu a jeho funkcí lze studovat prostřednictvím strukturní informace oblastí povrchu proteinu. Zejména studie povrchových oblastí proteinů umožňuje porozumět enzymatickému mechanismu, který pomáhá určit vazebnou specificitu. Také lze identifikovat biologické funkce proteinových struktur (nově vyřešených) s neznámou funkcí.
CASTp
CASTp (Počítačová Atlas Topografie Povrchu proteinů) webový server je on-line nástroj, který vyhledá, měření a charakterizuje kapsy na bílkoviny povrchy a dutiny v interiéru bílkovin. Tyto povrchové kapsy a dutiny jsou konkávní oblasti proteinů, které obvykle korelují s vazebnými aktivitami. CASTp používá tvar alfa a kapesní algoritmus vyvinutý ve výpočetní geometrii (Jie Liang et al ., 2003) k vymezení a měření povrchových kapes a dutin v proteinech. V CASTp jsou povrchové kapsy vysvětleny jako konkávní oblasti proteinů s vazebnými místy v otvoru. Tyto kapsy také umožňují snadný přístup molekul vody z exteriéru. Dutiny jsou popsány jako skryté volné prostory ve vnitřku proteinů, které jsou pro molekuly vody nepřístupné po odstranění všech hetero atomů z exteriéru.
Obrázek 1: vazebné kapsy (zelená) HIV-1 proteázy (1hte). Ligand Gr12397(žlutý) zaujímá vazebné místo.
Zdroj obrázku: http://sts.bioengr.uic.edu/castp/examples.php
CASTp on-line nástroj analyzuje všechny povrch kapsy a vnitřní dutiny na trojrozměrné struktury bílkovin a také poskytuje podrobnou charakterizaci všechny atomy spojené v tvorbu těchto dutin a kapes. CASTp používá obě rozpouštědla jsou dostupná model povrchu (Richards‘ povrch) a molekulární model povrchu (Connollyho povrch) analyticky měřit plochu a objem jednotlivých neplatné a kapsy. Rozpouštědlem přístupná povrchová plocha jinak známá jako Richardsův molekulární povrch je povrchová plocha biomolekuly, která je přístupná rozpouštědlu. Kromě toho CASTp také měří velikost jednotlivých kapes a ústních otvorů. To umožňuje určit Přístupnost vazebných míst k různým ligandům a substrátům. Výpočet nebo povrchová analýza proteinů pomocí CASTp má řadu výhod v biologických studiích.
anotované funkční informace proteinů jsou také zahrnuty v nové verzi CASTp. Tyto popisy jsou odvozeny z Protein Data Bank (PDB), Swiss-Prot, stejně jako on-Line Mendelian Inheritance in Man (OMIM), a druhá obsahuje informace o variantě jednonukleotidové polymorfismy (Snp), které jsou známo, že způsobují onemocnění.
