Algorytmy i modele do analizy struktur białkowych

In this work we present several algorithmic approaches designed to help researchers in the study of various orders of protein structure. To facilitate the study of molecular sequence evolution we present an algorithm for multiple alignment of sequence profiles, describe a tool that can be used to study the relationship between residue co-evolution and structure, and a database of structures modeled based co-evolutionary approach. On the structure side, a new algorithm for knot type assignment in biological molecules is introduced, a database of linked protein structures is described, and a method of fixing structure models in a topologically-conscious way is presented. Additionally, folding pathways of several newly discovered knotted proteins are proposed, and the influence of coevolution-based interactions of folding simulations discussed.Niniejsza rozprawa doktorska omawia szereg metod mających zastosowanie w badaniu białek na wielu płaszczyznach. Pierwszy rozdział wprowadza nowy algorytm pozwalający na określenie typu węzła w biocząsteczkach. Drugi rozdział poświęcony jest ewolucji sekwencji molekularnych. Na początku opisany jest nowy algorytm do multiuliniawiania profili sekwencyjnych oraz jego zastosowanie w badaniu ewolucji białek membranowych zawierających zduplikowane domeny. Następnie przedstawione jest narzędzie pozwalające na badanie związków między koewolucją sekwencji (znalezioną poprzez metodę Direct Coupling Analysis), a strukturą cząsteczki, oraz baza danych struktur wymodelowanych na podstawie koewolucji sekwencji. Wreszcie przedstawione jest zastosowanie oddziaływań wskazanych przez koewolucję w symulacjach zwijania białek. Ostatni rozdział poświęcony jest badaniom nietrywialnych topologicznie struktur białek, poprzez bazę danych struktur zawierających linki oraz metodę naprawy modeli struktur z zachowaniem właściwej topologii. Na koniec przedstawione są propozycje ścieżek zwijania dla nowopoznanych struktur białek z węzłami

LinkProt : a database collecting information about biological links

Protein chains are known to fold into topologically complex shapes, such as knots, slipknots or complex lassos. This complex topology of the chain can be considered as an additional feature of a protein, separate from secondary and tertiary structures. Moreover, the complex topology can be defined also as one additional structural level. The LinkProt database (http://linkprot.cent.uw.edu.pl) collects and displays information about protein links - topologically non-trivial structures made by up to four chains and complexes of chains (e.g. in capsids). The database presents deterministic links (with loops closed, e.g. by two disulfide bonds), links formed probabilistically and macromolecular links. The structures are classified according to their topology and presented using the minimal surface area method. The database is also equipped with basic tools which allow users to analyze the topology of arbitrary (bio)polymers