Efektywna reprezentacja molekularnych struktur białkowych stosowana w procesie ich porównania

Małysiak-Mrozek, B.; Mrozek, D.; Kołkowski, Ł.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Efektywna reprezentacja molekularnych struktur białkowych stosowana w procesie ich porównania

Autorzy

Małysiak-Mrozek B. , Mrozek D. , Kołkowski Ł.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Effective representation of protein molecular structures applied in their comparison

Języki publikacji

Abstrakty

Porównanie molekularnych struktur białkowych często jest ważnym procesem towarzyszącym poszukiwaniu podobieństwa strukturalnego białek, identyfikacji ich funkcji, a także badaniu ewolucji organizmów żywych. Efektywna reprezentacja struktur białkowych jest niezwykle istotna dla powodzenia procesu porównania oraz szybkości jego prowadzenia. W niniejszym artykule przedstawiono rozważania na temat wyboru cech reprezentatywnych opisujących struktury białkowe w procesie ich porównywania. Zaprezentowano również badania dotyczące porównania struktur białkowych za pomocą macierzy odległości międzyrezydualnych, transformowanych następnie do macierzy odcieni szarości i opisanych przez współczynnik jakości obrazu Q dla szybszego porównania i wyszukiwania w bazie danych.

Comparison of protein, molecular structures is often an essential component process of protein structure similarity searching, identification of protein functions, and investigation of the evolution of living organisms. Effective representation of protein structures in the comparison process is then very important for its successfulness and swiftness. In the paper, we present considerations on using various, representative features describing protein structures in their comparison. We also show our research on protein structure comparison with the use of intra-residual distance matrices, which are transformed to the grayscale images and described by means of the Universal Image Quality Index for faster comparison and database retrieval.

Słowa kluczowe

bioinformatyka strukturalna struktura białka podobieństwo porównanie struktur

structural bioinformatics protein structure similarity structure comparison

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej

Czasopismo

Studia Informatica

Rocznik

2012

Tom

Vol. 33, nr 2A

Strony

507--524

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Małysiak-Mrozek B.

autor

Mrozek D.

autor

Kołkowski Ł.

Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice, Polska, bozena.malysiak@polsl.pl

Bibliografia

1. Dickerson R. E., Geis I.: The Structure and Action of Proteins, 2nd edition. Benjamin/Cummings, Redwood City, Calif. Concise 1981.
2. Bańkowski E.: Biochemia. Podręcznik dla studentów uczelni medycznych. Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław 2004.
3. Creighton T. E.: Proteins: Structures and molecular properties. 2nd ed. Freeman, San Francisco 1993.
4. Branden C., Tooze J.: Introduction to Protein Structure. Garland 1991.
5. Orengo C. A., Michie A. D., Jones S., Jones D. T. et al.: CATH - A Hierarchic Classification of Protein Domain Structures. "Structure", Vol. 5, No. 8, 1997, s. 1093-1108.
6. Murzin A. G., Brenner S. E., Hubbard T., Chothia C.: SCOP: A Structural Classification of Proteins Database for the Investigation of Sequences and Structures. J. Mol. Biol., No. 247, 1995, s. 536-540.
7. Pearson W. R., Lipman D. J.: Improved Tools for Biological Sequence Analysis. PNAS, No. 85, 1988, s. 2444-2448.
8. Gu J., Bourne P. E.: Structural Bioinformatics (Methods of Biochemical Analysis), 2 edition. Wiley-Blackwell, 2009.
9. Berman H. M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T. N., Weissig H. et al.: The Protein Data Bank. Nucleic Acids Res., No. 28, 2000, s. 235-242.
10. Mrozek D., Wieczorek D., Małysiak-Mrozek B., Kozielski S.: PSS-SQL: Protein Secondary Structure - Structured Query Language. 32th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 2010, EMBS 2010. IEEE, Buenos Aires, Argentina 2010, s. 1073-1076.
11. Wieczorek D., Małysiak-Mrozek B., Kozielski S., Mrozek D.: A metod for matching sequences of protein secondary structures. Journal of Medical Informatics & Technologies,Vol. 16,2010, s. 133-137.
12. Frishman D., Argos P.: Incorporation of non-local interactions in protein secondary structure prediction from the amino acid sequence. Protein Eng., Vol. 9(2), 1996, s. 133-142.
13. Sayle R.: RasMol, Molecular Graphics Visualization Tool. Biomolecular Structures Group, Glaxo Welcome Research & Development, Stevenage, Hartfordshire 1998.
14. Holm L., Sander C.: Protein structure comparison by alignment of distance matrices. J. Mol. Biol., Vol. 233(1), 1993, s. 123-138.
15. Can T., Wang Y.F.: CTSS: A Robust and Efficient Method for Protein Structure Alignment Based on Local Geometrical and Biological Features. Proceedings of the 2003 IEEE Bioinformatics Conference (CSB 2003), 2003, s. 169-179.
16. Eidhammer I., Inge J., Taylor W. R.: Protein Bioinformatics: An Algorithmic Approach to Sequence and Structure Analysis. John Wiley & Sons, 2004.
17. Westbrook J. D., Fitzgerald P. M. D.: The PDB Format, mmCIF Formats, and Other Data Formats. Structural Bioinformatics, Vol. 44, John Wiley & Sons, Inc., 2003.
18. Bourne P. E., Berman H. M., Watenpaugh K. et al.: The macromolecular Crystallographic Information File (mmCIF). Methods Enzymol., Vol. 277, 1997, s. 571-590.
19. Wesbrook J., Ito N., Nakamura H., Henrick K., Berman H.M.: PDBML: the representation of archival macromolecular structure data in XML. Bioinformatics, Vol. 21(7), 2005, s. 988-992.
20. Hames B. D., Hooper N. M., Houghton J. D.: Krótkie wykłady - Biochemia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
21. Taylor W. R., Orengo C. A.: Protein structure alignment. J. Mol. Biol., Vol. 208, 1989, s. 1-22.
22. Holm L, Sander C.: The FSSP database of structurally aligned protein fold families. Nucleic Acids Res., Vol. 22(17), 1994, s. 3600-3609.
23. Gibrat J. F., Madej T., Bryant S.H.: Surprising similarities in structure comparison. Curr Opin Struct Biol, Vol. 6(3), 1996, s. 377-385.
24. Godzik A.: The structural alignment between two proteins: is there a unique answer? Protein Sci., Vol. 5, 1996, s. 1325-1338.
25. Shindyalov I. N., Bourne P. E.: Protein structure alignment by incremental combinatorial extension (CE) of the optimal path. Protein Engineering, Vol. 11(9), 1998, s. 739-747.
26. Plewczynski D., Pas J., von Grotthuss M., Rychlewski L.: 3D-Hit: fast structural comparison of proteins. Appl Bioinformatics., Vol. 1, 2002, s. 223-225.
27. Ye Y., Godzik A.: Flexible structure alignment by chaining aligned fragment pairs allowing twists. Bioinformatics, Vol. 19(2), 2003, s. 246-255.
28. Shapiro J., Brutlag D.: FoldMiner and LOCK2: protein structure comparison and motif discovery on the web. Nucleic Acids Res., Vol. 32, 2004, s. 536-541.
29. Jia Y., Dewey G., Shindyalov I. N., Bourne P. E.: A New Scoring Function and Associated Statistical Significance for Structure Alignment by CE. J Comp Biol., Vol. 11, No. 5, 2004, s. 787-799.
30. Yang J.: Comprehensive description of protein structures using protein folding shape code. Proteins, Vol. 71(3), 2008, s. 1497-1518.
31. Kolatch E.: Clustering algorithms for spatial databases: a survey. University of Maryland,2001.
32. Wang Z., Bovik A. C.: Universal Image Quality Index. IEEE Signal Processing Letters, Vol. 9, No. 3, 2002.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSL6-0016-0079