Algorytmy i modele do analizy struktur białkowych

Abstract

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