Сайт создан на платформе Nethouse. Хотите такой же?
Владельцу сайта

Резюме метода Пикотехнологии

Human Genome Protein Structure


На сегодняшний день Лабораторией Наномир по методу Пикотехнологии выполнена база белковых структур "Human Genome Protein", расположенная по этим адресам:

Part 1: https://cloud.mail.ru/public/BJeH/PdR6tFSsR

Part 2: https://cloud.mail.ru/public/Jxkq/Yt3GQAcC8

База содержит структуры всех белков человека, для которых известна нуклеотидная последовательность 

(24 хромосомы, 114 419 кодирующих нуклеотидных последовательностей).


Посмотрите выборочные примеры структур белков, кодируемых 1  23, 

3-14, 5, 78,  9, 101112, 13, 14, 16, 17, 18 20, 21, 22(Y) хромосомами человека, а также примеры некоторых других "монстров" хромосом по ссылке .


Всего у человека 24 хромосомы. Общее число белков около 5 000 000. 


С помощью рентгеноструктурного анализа за всю историю его существования, во всех странах вместе взятых смогли определить около 100 000 структур белка. И то - половина неправильно. Это обошлось заказчикам в миллиард долларов. 


Все белки человека рентген не покажет даже за триллион триллионов долларов -  только 3%, которые кристаллизуются.

Для их исследования методом РСА не хватит и миллиона лет.


Мы выполним точную пикоструктуру интересующего Вас белка за неделю.


Для исследователей разработана удобное графическое представление 2D и 3D структур Пикотех гигантских бековых молекул.


Ваша заявка должна содержать лишь код интересующего Вас белка из базы данных PDB, либо мРНК для него.




ПРЕАМБУЛА


В настоящее время одним из популярных алгоритмов моделирования пространственной структуры белка, который исходит из его аминокислотной последовательности, является способ построение модели по гомологии на основе общего структурного шаблона. 


Разработан новый способ моделирования структурного шаблона белка по детерминирующей его нуклеотидной последовательности, поскольку информация о топологии вторичной структуры белка и его индивидуальном  структурном шаблоне  содержится непосредственно в гене каждого белка. Эта информация может быть декодирована в соответствии с таблицей генетического кода структурного шаблона белка авторскими программами Пикотех (PT) и Молекулярный конструктор (МС) в виде координатного файла в pdb-формате. 


Важным достоинством метода является то, что можно построить структурный шаблон индивидуально для любого неизвестного белка лишь “прочитав” детерминирующую его нуклеотидную последовательность. Такой шаблон служит единой матрицей для пространственной структуры всех молекул данного белка в ходе посттрансляционного фолдинга in vivo и виртуального фолдинга или докинга in silico.


Модели белковых молекул в Пикотехнологии  предполагают наличие "жестких" кольцеобразных структур в электронных оболочках атомов, соединяющихся в многогранники. Это позволяет нам типологизировать формы участков белковых молекул и точно описать их в трехмерном изображении, с точностью до пикометра.


Структура 2D диаграммы Пикотех


СОКРАЩЁННАЯ ДИАГРАММА


Красный - альфа-спираль.
Оранжевый - 310-спираль.
Розовый - одиночный код альфа/310 спиралей.
Голубой - пи-спираль.
Зеленый - бета-спираль.
Сиреневый - метиониновая спираль. У неё более крупный шаг "резьбы", чем у обычной альфа-спирали.
Черный в сокращённом представлении и белый в развернутом означают либо неизвестный код, либо конец трансляции.
Циклическое повторение цветов - программная спираль.


http://img-fotki.yandex.ru/get/6210/126580004.53/0_bcc31_366c6e2c_S.gif http://img-fotki.yandex.ru/get/6304/126580004.53/0_bcc32_4f52ef7b_S.gif http://img-fotki.yandex.ru/get/6302/126580004.52/0_bcc2f_a96d98c5_S.gif http://img-fotki.yandex.ru/get/6307/126580004.52/0_bcc30_b4791ec4_S.gif
Альфа-спираль Бета-спираль Пи-спираль 310-спираль Метиониновая спираль


  

https://img-fotki.yandex.ru/get/898391/158289418.498/0_1859fc_e2e79c6_orig.png


ПОЛНАЯ ДИАГРАММА


Содержание столбцов


1 - порядковый номер аминокислотного остатка в белковой молекуле
2 - триплетный код
3 - однобуквенный код аминокислотного остатка
4 - трёхбуквенное обозначение аминокислотного остатка
5 - упрощённый композиционный код
6 - графическая интерпретация упрощенного композиционного кода
7 - композиционный код
8 - графическая интерпретация композиционного кода
9 - нота, которая звучит при установке данной аминокислоты в растущую белковую цепь
10 - графическое изображение ноты (или ударного инструмента)
Для новой версии Пикотех 2018 разработан Композиционный код 7var
https://img-fotki.yandex.ru/get/914553/249950893.1/0_16ae92_83cc91e_orig.jpg
Программные спирали - повторение последовательности композиций. Например, один код альфа-спирали, затем один код пи-спирали. n(35) задаёт программную спираль, а n3 или n5 - простые спирали (пи-спираль и альфа-310-спираль).
1111111111111111111 - прямая альфа-спираль
4444444444444444444 - прямая 310-спираль
3333333333333333333 - прямая пи-спираль
2222222222222222222 - прямая бета-спираль
232323 - программная 23-спираль
141414 - программная 14-спираль

Композиционный генетический код.


http://nanoworld.org.ru/post/94081/#p94081

https://img-fotki.yandex.ru/get/509063/158289418.498/0_1859fd_27b43600_orig.png



Триплеты ДНК кодируют аминокислоты. В упрощённом представлении третья буква триплета управляет углом поворота. Это показывают пикотехнологические 3D модели аминокислотных остатков. Один аминокислотный остаток можно повернуть относительно другого на углы 0, 120 и 240 градусов.  Для описания пространственных структур белковых молекул представлен Композиционный генетический код. 

Подробнее


Согласно методу Пикотехнологии, электрон имеет "скелет" в виде кольца диаметром типа 1.7 ангстрема (для внешних оболочек водорода, углерода, азота, кислорода). Кольцевые "скелеты" электронов формируют кольцегранные электронные оболочки и кольцевые механизмы молекул. Модели этих механизмов показывают, как складываются альфа-спираль, 310-спираль, смешанные альфа-310-спирали, пи-спирали и бета-спирали, которые оказались не по 2 остатка на виток.


Композиционный генетический код 4var, 6var и 7var


В Диграммах Пикотех применяются три вида композиционного генетического кода – коды 4var, 6var и 7var. 
Код "2" (спираль - не спираль).
Код 4var более подробный (альфа-, бета-, пи-, 310-).
Код 6var ещё более подробный. В нём есть различие "одиночный альфа-код", "код альфа-спирали", "код 310-спирали", "Код метионина в составе спирали". 
Код 7var  различает одиночный код пи-спирали от кода в составе пи-спирали .


В настоящее время считается, что белок в неопознанной части структур, полученных методом РСА, не имеет определенной структуры, но пикотехнология показала, что это не так. В программе "Пикотех" вся структура определена.


Пикотехнология не может определить структуры, полученные не по программе рибосомой. Если после сборки белка он обработан ферментами, например, разрезан и переделан, то программа "Пикотех" об этом не даёт информации.


Построение 2D Диаграмм и структур 3D Пикотех


Алгоритм построения Пикотехнологических моделей белков основан на открытии Композичионного генетического кода, см. монографию А.КУшелева и В.Соколик "Геометрия живого наномира. Пикотехнология белков". Структуры  2D Пикотех строятся с достоверностью 100% в автоматическом режиме.  Структуры 3D Пикотех  в зависимости от состава молекул строятся в автоматическом режиме (геометрический алгоритм) либо в ручном режиме (с учётом физико-химических взаимодействий и свойств сустава Pro). Метод построения структур 3D Пикотех на базе 2D структур Пикотех является ноу-хау Лабораторатории Наномир.


Примеры структур 2D и 3D Пикотех


Пикотехнологическая модель гистонного комплекса
http://nanoworld.org.ru/post/96354/#p96354

Пикотехнологические 2D и 3D модели длинных спиралей 

http://nanoworld.org.ru/topic/1837/ http://nanoworld.org.ru/post/91815/#p91815 , http://nanoworld.org.ru/topic/1656/page/5/ 

Три надежных метода проверки Пикотехнологии


Первый - достоверная корреляция с данными РСА. Конечно, РСА не даёт высокой достоверности, но она часто выше 50%.

На таких белках, как инсулин, гемоглобин, окситоцин корреляция приближается к 100%, т.к. в окситоцине, например, есть замкнутые циклы через дисульфидные мостики. Это позволяет проверить и РСА, и Пикотех.


Второй - замкнутые через дисульфидные мостики циклы типа окситоциновых. Вероятность случайного замыкания шести циклов, насчитывающих десятки аминокислотных остатков из разных окситоцинов, порядка 1/30 000 000 000. Речь идёт о вероятности для каждого цикла - все шесть могут случайно замкнуться с вероятностью (1/30 000 000 000)^6.


Третий - самоповерка на примере сверхдлинных базовых и программных спиралей, где наблюдается 100%-ная корреляция между вторичной и первичной структурами.


Четвёртый - микроскопия. 3D модель "монстра" первой хромосомы хороша тем, что её можно проверить, рассматривая молекулу белка в флуоресцентный микроскоп. "Монстр" первой хромосомы такой крупный, что его  видно в микроскоп в отличие от мелких белков. В частности, диаметр начальной фрактальной петли (правая часть) примерно 100 нанометров,  т.е. 0.1 микрона. 


https://img-fotki.yandex.ru/get/874316/158289418.4bc/0_18a505_811b15df_orig.gif

https://img-fotki.yandex.ru/get/9494/158289418.4bc/0_18a589_4694862e_orig.gif


Пикотехнология как дополнение к РСА


Программа Пикотех не может полностью заменить РСА. Однако она очень усиливает самые слабые стороны РСА, а именно достоверно показывает вторичную структуру и ближний порядок расположения атомов третичной структуры в момент сборки белковой молекулы рибосомой.


Чувствительность РСА такова, что он не замечает не только отдельных атомов, но и отдельных аминокислотных остатков. Более того, "хвосты" белковых молекул, которые не кристаллизуются, РСА вообще "не видит", а эти "хвосты" могут насчитывать до 50 аминокислотных остатков.


Особый класс образуют 97% белковых молекул, которые не кристаллизуются. Про них РСА просто ничего не знает, а программа Пикотех так же достоверно показывает их вторичную структуру и ближний порядок расположения атомов в третичной структуре.


 Online service "ProteinPicotech"


Литература


1.Монография А.Кушелев, В.Соколик "Геометрия живого наномира. Пикотехнология белков"  https://www.morebooks.de/ru/search?utf8 … 0%BE%D0%B2  
Предисловие рецензентов и авторов http://nanoworld.org.ru/post/55717/#p55717 
Ознакомиться с началом монографии можно по ссылке http://nanoworld.org.ru/post/54741/#p54741 
2.    Кушелев А.Ю., Соколик В.В. Пикотехнология – новый подход в моделировании пространственной структуры белка / Заочная Международная научно-практическая конференция «Современная наука: тенденции развития» (24 января 2012), Краснодар: НИЦ Априори. – 2012. – С.203-207.
3.    Соколик В.В. Предсказание пространственной структуры белка insilico на основе информации генома и геометрического алгоритма – альтернатива  квантово-механическому подходу // Материалы Международной научной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в биологии и химии. Перспективы развития» (28-30 мая 2012), Казань. – 2012. – С.155-158.
4.    Sokolik V.V. Protein is coded in genome and synthesized in ribosomes as a structural template of a rotameric version sequence of peptide bound configuration // The International Moscow Conference on Computational Molecular Biology, МССМВ-11, Moscow. – 2011. – P. 347–348.
5.    Sokolik V.V. Algorithm of protein structural template decoding according to its determined nucleotide sequence // Fist International Conference “Fundamental medicine: From scalpel toward Genome, Proteome and Lipidome”, Pax Grid Virtual Conferences, Kazan. – 2011. – P. 117–119.
6.    Sokolik V.V. Modeling of the individual structural template of protein on determining it nucleotide sequences // VII Международная конференция по биоинформатике, регуляции структуры геномов и системной биологии. BGRS\SB-2010, Новосибирск. – 2010. – С. 275.
7.    Соколик В.В. Способ моделирования пространственной структуры белка по детерминирующей его нуклеотидной последовательности // Биофизический вестник. – 2010. – Вып. 24 (1). – С. 31-45.

http://nanoworld.org.ru/post/96761/#p96761