Белки МУДРОСТЬ Workbench для<em&gt; В кремнии</em&gt;<em&gt; De Novo</em&gt; Дизайн биомолекул

Краткое содержание

Мы разработали вычислительные методы проектирования белков de novo, способные охватить несколько важных областей дизайна белков. Для распространения этих методов мы представляем Protein WISDOM, онлайн-инструмент для дизайна белков (http://www.proteinwisdom.org). Начиная со структурного шаблона, можно выполнять конструирование мономерных белков для повышения стабильности и комплексов для повышения аффинности связывания.

Аннотация

Целью де конструкции белка заново, чтобы найти аминокислотных последовательностей, которые складываются в желаемый 3-мерные структуры с улучшением конкретные свойства, такие как аффинность связывания, агонист или антагонист поведение, или стабильность, по сравнению с нативной последовательностью. Белкового дизайна лежит в центре текущих наркотиков достижениями дизайна и открытий. Мало того, что белка конструкции обеспечивают прогнозы на потенциально полезных лекарственных препаратов, но и усиливает наше понимание процесса сворачивания белков и белок-белковых взаимодействий. Экспериментальные методы, такие как направленной эволюции привели к успешному белок конструкции. Однако такие способы ограничены ограниченном пространстве последовательности, которые можно найти tractably. В противоположность этому, вычислительные стратегии конструкция позволяет для скрининга гораздо большего множества последовательностей, охватывающий широкий спектр свойств и функциональных возможностей. Мы разработали ряд вычислительных De Novo белкового дизайна метоDS, способной решать несколько важных областях проектирования белка. Они включают в себя дизайн мономерных белков для повышения стабильности и комплексы повышенной аффинностью связывания.

Распространение этих методов для широкого использования данного белка мы мудрости ( http://www.proteinwisdom.org ), инструмент, который обеспечивает автоматизированных методов целый ряд проблем проектирования белка. Структурные шаблоны представленные для инициализации процесса проектирования. Первый этап дизайн оптимизации выбора последовательности этап, который направлен на повышение стабильности путем минимизации потенциальной энергии в пространстве последовательностей. Выбранный последовательности затем проходят через стадию раза специфичностью и сродством обязательного этапа. Ранга упорядоченный список последовательностей для каждого этапа процесса, наряду с соответствующими предназначенный структур, предоставляет пользователю всеобъемлющей количественной оценки конструкции. Здесь мы предлагаем подробно ое каждый метод расчета, а также несколько известных экспериментальных успехи, достигнутые за счет использования методов.

Введение

Дизайн белка de novo - это идентификация белковых последовательностей, которые приведут к желаемой третичной структуре с улучшенными свойствами или функцией. Поскольку нативная складка белка является конформацией, лежащей на минимуме свободной энергии, дизайн белка de novo ищет последовательности, которые будут иметь минимум свободной энергии в целевой складке. Эта задача была впервые описана Дрекслером¹ и Пабо² и была названа «проблемой обратного сворачивания». Однако, в отличие от задачи сворачивания белка, где последовательность может дать только одно решение со свернутой структурой, задача дизайна белка de novo демо....

Протокол

Обзор метода

Структура проектирования de novo, используемая в Protein WISDOM, состоит из двух этапов. На первом этапе создается ранжированный список аминокислотных последовательностей, которые будут сворачиваться в заданную шаблонную структуру. На втором этапе эти последовательности проверяются путем расчета специфичности фолдинга, приблизительного сродства к связыванию или и того, и другого. Первый метод используется преимущественно при проектировании одного белка, тогда как второй — при проектировании комплекса (пептида, связывающегося с белком-мишенью). На рисунке 1 представлен обзор этапов, входящих в данную струк....

Результаты

De Novo дизайн ингибиторов проникновения ВИЧ-1

Структура проектирования de novo, реализованная в Protein WISDOM, использовалась для разработки пептидных ингибиторов для нескольких важных терапевтических систем (Таблицы 1 и 2). Одной из примечательных систем является разработка пептидов для ингибирования проникновения ВИЧ-1 в рецептор CD4 клетки-хозяина, которая в данном случае используется в качестве репрезентативной системы для демонстрации практического примен.......

Обсуждение

Структура дизайна белка de novo состоит из двух этапов: этапа выбора последовательности и этапа валидации. Каркас достаточно надежен для работы с жесткими и гибкими шаблонами дизайна и может быть применен как к дизайну одного белка, так и к дизайну сложного белка. Эта основа была успешно применена к многочисленным белковым системам с применением к десяткам заболеваний. Ряд конструкций был экспериментально проверен, обеспечивая наиболее мощные ингибиторы или агонисты некоторых белков, обнаруженных на сегодняшний .......