• , hogy egy részletes és teljes mennyiségi jellemzése felületi zsebek és belső üregek fehérjék segítségével CASTp (Computed Atlas of Surface Topography of proteins).

• az online erőforrás CASTp megismeréséhez.

a fehérjék az összes élő sejt egyik fontos alapvető egysége. A fehérjék sokféle funkcióval rendelkeznek az összes élőlényen belül. Néhány fontos funkció, például a DNS-replikáció, az anyagcsere-reakciók katalízise, a molekulák egyik helyről a másikra történő szállítása stb. a fehérjék segítségével történik.

a fehérjék építőkövei az aminosavak. Az aminosavak amin (-NH2) és karbonsav (-COOH) funkciós csoportokból, valamint az egyes aminosavakra jellemző oldalláncból állnak. Az emberi testben csaknem 20 aminosav található, amelyek általában R-csoportjukban változnak. A fehérjékben az aminosavak peptidkötések révén kapcsolódnak egymáshoz. Peptidkötés akkor képződik, amikor egy aminosav karboxilcsoportja kovalens kötésen keresztül kapcsolódik egy másik molekula aminocsoportjához.

a fehérjék szerkezetükben, elsősorban aminosavszekvenciájukban különböznek egymástól. A szerkezet magyarázza a fehérjemolekula szerveződésének különböző szintjeit. A fehérje szerkezetét elsődleges, másodlagos, harmadlagos és kvaterner osztályokba sorolják. A lineáris szekvencia az aminosav polipeptidlánca a fehérjék elsődleges szerkezetére utal. A fehérje elsődleges szerkezetében lévő amidcsoportok közötti intermolekuláris és intramolekuláris hidrogénkötés másodlagos szerkezetet képez. Az alfa hélixek és a béta lemezek a fehérje két fontos másodlagos struktúrája. Egyetlen fehérjemolekula háromdimenziós szerkezete a harmadlagos struktúrára utal. A kvaterner szerkezetet több fehérjemolekula vagy polipeptidlánc alkotja.

a molekulákkal, például szubsztráttal, ligandummal, DNS-sel és más doménekkel való kölcsönhatás segíti a fehérjéket sajátos funkciójának ellátásában. A fehérje háromdimenziós szerkezete biztosítja a szükséges formát és fizikai-kémiai jellemzőket az ilyen kölcsönhatások megkönnyítéséhez. A fehérje szerkezete és funkciója közötti kapcsolat a fehérje felszíni régióinak szerkezeti információin keresztül tanulmányozható. Különösen a fehérje felszíni régióinak vizsgálata lehetővé teszi az enzim mechanizmusának megértését, amely segít meghatározni a kötési specifitást. Az ismeretlen funkcióval rendelkező (újonnan megoldott) fehérjeszerkezetek biológiai funkciói is azonosíthatók.

CASTp

A CASTp (Computed Atlas of Surface Topography of proteins) webszerver egy online eszköz, amely megkeresi, méri és jellemzi a fehérjék felületén lévő zsebeket és a fehérjék belsejében lévő üregeket. Ezek a felületi zsebek és üregek a fehérjék konkáv régiói, amelyek általában korrelálnak a kötési aktivitással. CASTp használja az alfa alakú és a pocket algoritmus kifejlesztett számítási geometria (Jie Liang et al., 2003) a fehérjék felületi zsebeinek és üregeinek körvonalazására és mérésére. A CASTp-ben a felületi zsebeket a fehérjék konkáv régióiként magyarázzák, a nyíláson kötőhelyekkel. Ezek a zsebek lehetővé teszik a vízmolekulák könnyű hozzáférését kívülről is. Az üregeket rejtett üres helyekként írják le a fehérjék belsejében, amelyek a vízmolekulák számára hozzáférhetetlenek, miután eltávolították az összes hetero atomot kívülről.

1.ábra: a HIV-1 proteáz (1hte) kötő zseb (zöld). A gr12397 ligandum(sárga) foglalja el a kötési helyet.

kép forrása: http://sts.bioengr.uic.edu/castp/examples.php

A CASTp online eszköz elemzi az összes felületi zsebet és belső üreget egy fehérje háromdimenziós szerkezetén, és részletes leírást ad az összes atomról, amely ezen üregek és zsebek kialakulásához kapcsolódik. A CASTp mind az oldószerhez hozzáférhető felületi modellt (Richards felülete), mind a molekuláris felületi modellt (Connolly felülete) használja az egyes üregek és zsebek területének és térfogatának analitikus mérésére. Oldószerrel hozzáférhető felület, más néven Richards molekuláris felülete az a felülete biomolekula amely hozzáférhető a oldószer. Emellett a CASTp méri az egyes zsebek és szájnyílások méretét is. Ez lehetővé teszi a kötőhelyeknek a különböző ligandumokhoz és szubsztrátokhoz való hozzáférhetőségének meghatározását. A fehérjék CASTp-vel történő kiszámításának vagy felületi elemzésének számos előnye van a biológiai vizsgálatokban.

a fehérjék kommentált funkcionális információit a CASTp új verziója is tartalmazza. Ezek a Megjegyzések a Protein Data Bank (PDB), a Swiss-Prot, valamint az online Mendeli öröklődés az emberben (OMIM), ez utóbbi információkat tartalmaz a variánsról egyetlen nukleotid polimorfizmusok (SNP-k), amelyekről ismert, hogy betegséget okoznak.