Computational prediction of coiled-coil interaction structure specificity

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biology, 2009.Page 224 blank.Includes bibliographical references.The alpha-helical coiled coil is a protein sequence and structural motif that consists of two or more helices in a parallel or antiparallel orientation supercoiling around a central axis. Coiled coils have been observed in a wide range of protein families, and many studies have focused on their sequence and structural diversity over the past half-century. In particular, the observation that coiled coils can be involved in determining protein-protein interactions and protein architectures has prompted the developments of methods to predict the structure of a coiled-coil complex from sequence information alone. In this thesis, I discuss the development of a structurally annotated database of coiled-coil sequence useful for training statistics-based methods of coiled-coil structure prediction. This database was used to retrain and stringently cross-validate the Multicoil method of predicting coiled-coil oligomerization state. In addition, I describe recent work using implicit and explicit structure models to predict dimeric coiled-coil orientation and alignment. Improvements to existing models, insight into coiled-coil structure determinants, and the future of coiled-coil prediction are also discussed.by Karl N. Gutwin.Ph.D

Computational approaches for the design and prediction of protein-protein interactions

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biology, 2007.Includes bibliographical references (leaves 167-187).There is a large class of applications in computational structural biology for which atomic-level representation is crucial for understanding the underlying biological phenomena, yet explicit atomic-level modeling is computationally prohibitive. Computational protein design, homology modeling, protein interaction prediction, docking and structure recognition are among these applications. Models that are commonly applied to these problems combine atomic-level representation with assumptions and approximations that make them computationally feasible. In this thesis I focus on several aspects of this type of modeling, analyze its limitations, propose improvements and explore applications to the design and prediction of protein-protein interactions.by Gevorg Grigoryan.Ph.D

Introducción al análisis estructural de proteínas y glicoproteínas

ilustracionesLos seres vivos están conformados por gran diversidad de proteínas con diferentes características físicas, químicas, estructurales y funcionales. Para entender la función de una proteína se necesita conocer su secuencia y, mejor aún, su estructura tridimensional. Hoy en día es significativo el incremento en el número de secuencias reportadas, al igual que el aumento en la determinación del número de estructuras tridimensionales por métodos experimentales e in silico. Todo este conjunto de estudios ha sido de gran importancia en la formulación de los conceptos modernos de la bioquímica y ha permitido entender la relación que se da entre estructura y función de las proteínas, esto es una premisa fundamental que guía el quehacer bioquímico. En el presente texto brindamos una descripción general de algunos de los aspectos más relevantes sobre los componentes estructurales de proteínas y glicoproteínas, así como algunas técnicas que se han usado para estudiar cada uno de los niveles estructurales que se encuentran en ellas.Introducción -- Capítulo uno Estructura primaria de proteínas -- Requisitos para establecer la secuencia de una proteína -- Procesos de fragmentación de proteínas Métodos enzimáticos -- Mapeo peptídico -- Métodos químicos -- Fragmentación de la proteína -- Secuenciación de los péptidos -- Superposición de fragmentos -- Fuentes de error en la determinación de la estructura primaria -- Limitaciones de la determinación de la estructura primaria a partir de la secuencia de adn -- Referencias -- Capítulo dos Caracterización de proteínas por espectrometría de masas (ms)-- Ionización en modo electrospray (esi) -- Ionización/desorción láser asistida por matriz (Maldi) -- Analizador -- Otros analizadores -- Analizador de trampa iónica (it) -- Ciclotrón de resonancia de iones con transformada de Fourier (ft-icr) -- Orbitrap -- Determinación de la secuencia de proteínas por espectrometría de masas -- Fragmentación de la molécula -- Determinación de la secuencia N-terminal -- Cuantificación de proteínas en estudios de proteómica -- Utilidad de la espectrometría de masas como herramienta en el análisis de problemas relacionados con proteínas -- Identificación de nuevas variantes proteínas -- Evaluación del plegamiento de las proteínas -- Referencias -- Capítulo tres Consecuencias de la determinación de la estructura primaria de proteínas -- Proteínas que tienen la misma función y están en diferentes especies -- Proteínas que surgieron por la duplicación de un gen -- Proteínas con diferente función y localización relacionadas evolutivamente -- Referencias -- Estructura secundaria -- Capítulo cuatro -- Aspectos relevantes para la formación de estructuras secundarias -- El enlace peptídico -- Ángulos de torsión -- Estructuras secundarias -- Héliceα -- Estructuraβ -- Propensiones -- Girosβ -- Estructuras supersecundarias -- Conformación de α-hélice, estructuras β y cadenas laterales -- Estabilidad -- Determinación experimental de la estructura secundaria Dispersión óptica rotatoria (dor) -- Dicroísmo circular (dc) -- Comportamiento de macromoléculas -- Aplicaciones del dicroísmo circular (dc) -- Referencias -- Capítulo cinco Estructura terciaria -- Determinación experimental de la estructura terciaria -- Determinación de la estructura de proteínas por difracción de rayos X -- Resonancia magnética nuclear -- Microscopía crioelectrónica o criomicroscopía electrónica (Cryo-em) -- Referencias -- Capítulo seis Glicoproteínas y carbohidratos -- Diversidad estructural de los oligosacáridos -- Biosíntesis de oligosacáridos en las glicoproteínas -- Análisis estructural y funcional de glicanos -- Análisis de la glicosilación en glicoproteínas -- 1. ¿La proteína es glicosilada? -- 2. Caracterización de la glicosilación en la proteína intacta -- 3. Caracterización de los oligosacáridos -- Análisis de la estructura del oligosacárido --Métodos químicos -- Métodos enzimáticos -- Métodos enzimáticos para elucidar estructura primaria de oligosacáridos -- Estudios de glicosilación, funciones biológicas y posibles aplicaciones -- Patologías asociadas a glicoproteínas -- Referencias -- Bioinformática estructural: aplicaciones del modelamiento estructural de proteínas -- Predicción de estructura secundaria y terciaria de proteínas -- Métodos para predecir estructura secundaria de proteínas -- Predicción de estructura terciaria -- Metodología sugerida para generar modelos estructurales -- Capítulo siete modelamiento estructural de proteínas -- Aplicaciones -- Conclusiones -- Referenciasprimera edició