Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ
ТипИнструмент структурной биоинформатики
Лицензиябесплатно для использования, исходный код недоступен
Веб-сайтhttps://swissmodel.expasy.org/

SWISS-MODEL - это веб-сервер структурной биоинформатики, предназначенный для моделирования гомологии трехмерных структур белков. [1] [2] Гомологическое моделирование в настоящее время является наиболее точным методом для создания надежных трехмерных моделей структуры белка и обычно используется во многих практических приложениях. В методах гомологического (или сравнительного) моделирования используются экспериментальные белковые структуры («шаблоны») для построения моделей для эволюционно связанных белков («мишеней»).

Сегодня SWISS-MODEL состоит из трех тесно интегрированных компонентов: (1) конвейер SWISS-MODEL - набор программных инструментов и баз данных для автоматизированного моделирования структуры белков, [1] (2) Рабочее пространство SWISS-MODEL - веб-интерфейс графическая рабочая среда пользователя, [2] (3) Репозиторий SWISS-MODEL - постоянно обновляемая база данных моделей гомологии для набора модельных протеомов организмов, представляющих большой биомедицинский интерес. [3]

Трубопровод [ править ]

Конвейер SWISS-MODEL состоит из четырех основных этапов построения модели гомологии данной структуры белка:

  1. Идентификация структурного шаблона (ов). BLAST и HHblits используются для идентификации шаблонов. Шаблоны хранятся в библиотеке шаблонов SWISS-MODEL (SMTL), производной от PDB .
  2. Выравнивание целевой последовательности и структуры (ей) шаблона.
  3. Построение модели и минимизация энергии. SWISS-MODEL реализует метод сборки жесткого фрагмента для моделирования.
  4. Оценка качества модели с использованием QMEAN, статистического потенциала средней силы.

Рабочая область [ править ]

Рабочее пространство SWISS-MODEL объединяет программы и базы данных, необходимые для моделирования структуры белков, в рабочее пространство на базе Интернета. В зависимости от сложности задачи моделирования могут применяться разные режимы использования, в которых пользователь имеет разные уровни контроля над отдельными этапами моделирования: автоматический режим, режим согласования и режим проекта. Полностью автоматизированный режим используется, когда достаточно высокая идентичность последовательности между мишенью и шаблоном (> 50%) позволяет вообще не вмешиваться человеком. В этом случае только последовательность или UniProtКод доступа белка требуется в качестве входных данных. Режим выравнивания позволяет пользователю вводить свои собственные выравнивания целевого шаблона, с которых начинается процедура моделирования (т. Е. Этап поиска шаблонов пропускается и редко вносятся лишь незначительные изменения в предоставленное выравнивание). Режим проекта используется в более сложных случаях, когда требуется ручная корректировка совмещений целевой объект-шаблон для улучшения качества результирующей модели. В этом режиме входными данными является файл проекта, который может быть сгенерирован инструментом визуализации и структурного анализа DeepView (Swiss Pdb Viewer), [4]чтобы позволить пользователю исследовать и управлять выравниванием целевого шаблона в его структурном контексте. Во всех трех случаях на выходе получается файл pdb с атомными координатами модели или файл проекта DeepView. Четыре основных этапа моделирования гомологии могут повторяться итеративно до тех пор, пока не будет достигнута удовлетворительная модель.

Рабочее пространство SWISS-MODEL доступно через веб-сервер ExPASy или может использоваться как часть программы DeepView (Swiss Pdb-Viewer). По состоянию на сентябрь 2015 года он был процитирован 20000 раз в научной литературе [5], что сделало его одним из наиболее широко используемых инструментов для моделирования структуры белков. Инструмент бесплатен для академического использования.

Репозиторий [ править ]

Репозиторий SWISS-MODEL обеспечивает доступ к актуальной коллекции аннотированных трехмерных моделей белков для набора модельных организмов, представляющих большой общий интерес. Модельные организмы включают человека , [6] мышь , [7] C.elegans , [8] Е. coli , [9] и различных патогенных микроорганизмов , включая тяжелый острый респираторный синдром коронавируса 2 (SARS-COV-2). [10] Репозиторий SWISS-MODEL интегрирован с несколькими внешними ресурсами, такими как UniProt , [11] InterPro , [12] STRING , [13] и Nature PSI.СБКБ. [14]

Новые разработки экспертной системы SWISS-MODEL: (1) автоматическое моделирование гомоолигомерных ансамблей ; (2) моделирование основных ионов металлов и биологически значимых лигандов в белковых структурах; (3) оценки надежности локальной (по остаткам) модели на основе функции локальной оценки QMEAN; [15] (4) отображение функций UniProt в модели. (1) и (2) доступны при использовании автоматизированного режима SWISS-MODEL Workspace; (3) всегда предоставляется при расчете модели гомологии с использованием SWISS-MODEL Workspace, а (4) доступен в репозитории SWISS-MODEL.

Точность и надежность метода [ править ]

В прошлом точность, стабильность и надежность конвейера серверов SWISS-MODEL подтверждалась тестовым проектом EVA-CM . В настоящее время серверный конвейер SWISS-MODEL участвует в проекте CAMEO3D [1] (Непрерывная автоматическая оценка модели), который непрерывно оценивает точность и надежность услуг прогнозирования структуры белка в полностью автоматизированном режиме.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Schwede T, Kopp J, Guex N, Peitsch MC (2003). "SWISS-MODEL: автоматизированный сервер моделирования гомологии белков" . Исследования нуклеиновых кислот . 31 (13): 3381–3385. DOI : 10.1093 / NAR / gkg520 . PMC  168927 . PMID  12824332 .
  2. ^ a b Biasini M, Bienert S, Waterhouse A, Arnold K, Studer G, Schmidt T, Kiefer F, Cassarino TG, Bertoni M, Bordoli L, Schwede T (2014). «SWISS-MODEL: моделирование третичной и четвертичной структуры белков с использованием информации об эволюции» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (W1): 195–201. DOI : 10.1093 / NAR / gku340 . PMC 4086089 . PMID 24782522 .  
  3. ^ Бинерт S, Уотерхауза А, де Пиво Т.А., Tauriello G, G Студер, Bordoli л, Schwede Т (2017). «Репозиторий SWISS-MODEL - новые функции и возможности» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (D1): D313 – D319. DOI : 10.1093 / NAR / gkw1132 . PMC 5210589 . PMID 27899672 .  
  4. ^ Guex N, Пайч МС, Schwede Т (2009). «Автоматизированное сравнительное моделирование структуры белков с помощью SWISS-MODEL и Swiss-PdbViewer: историческая перспектива». Электрофорез . 30 (Дополнение 1): S162–173. DOI : 10.1002 / elps.200900140 . PMID 19517507 . S2CID 39507113 .  
  5. ^ Количество результатов, полученных при поиске в Академии Google. (Google Scholar)
  6. ^ "ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ | Homo sapiens" . swissmodel.expasy.org . Проверено 14 февраля 2020 .
  7. ^ "ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ | Mus musculus" . swissmodel.expasy.org . Проверено 14 февраля 2020 .
  8. ^ "ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ | Caenorhabditis elegans" . swissmodel.expasy.org . Проверено 14 февраля 2020 .
  9. ^ "ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ | Escherichia coli" . swissmodel.expasy.org . Проверено 14 февраля 2020 .
  10. ^ "ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ | SARS-CoV-2" . swissmodel.expasy.org . Проверено 14 февраля 2020 .
  11. ^ Wu CH, Apweiler R, Bairoch A, et al. (2006). «Универсальный ресурс белка (UniProt): расширяющаяся вселенная информации о белках» . Исследования нуклеиновых кислот . 34 (Выпуск базы данных): D187–91. DOI : 10.1093 / NAR / gkj161 . PMC 1347523 . PMID 16381842 .  
  12. ^ Wu CH, Apweiler R, Bairoch A, et al. (2007). InterPro и InterProScan: инструменты для классификации и сравнения последовательностей белков . Методы молекулярной биологии. 396 . С. 59–70. DOI : 10.1007 / 978-1-59745-515-2_5 . ISBN 978-1-934115-37-4. PMID  18025686 .
  13. ^ Szklarczyk D, Franceschini A, Kuhn M, et al. (2011). «База данных STRING в 2011 году: сети функционального взаимодействия белков, глобально интегрированные и оцененные» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (выпуск базы данных): D561–8. DOI : 10.1093 / NAR / gkq973 . PMC 3013807 . PMID 21045058 .  
  14. ^ Габани М.Дж., Адамс П.Д., Арнольд К. и др. (2011). «База знаний по структурной биологии: портал о белковых структурах, последовательностях, функциях и методах» . Журнал структурной и функциональной геномики . 12 (2): 45–54. DOI : 10.1007 / s10969-011-9106-2 . PMC 3123456 . PMID 21472436 .  
  15. ^ Бенкерт Р, Кюнцли М, Schwede Т (2009). «Сервер QMEAN для оценки качества модели белка» . Исследования нуклеиновых кислот . 37 (выпуск веб-сервера): W510–4. DOI : 10.1093 / NAR / gkp322 . PMC 2703985 . PMID 19429685 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • ШВЕЙЦАРСКАЯ МОДЕЛЬ

См. Также [ править ]

  • Гомологическое моделирование
  • Прогноз структуры белка
  • Программное обеспечение для предсказания структуры белка
  • CASP (Критическая оценка методов прогнозирования структуры белка)