프로그램소개

단백질의 생물학적 기능은 3차원 구조와 밀접한 관련이 있다. 실험적으로 결정된 단백질의 3차원 구조를 분석할 때, 많은 단백질들이 작은 구조적인 motif들(같은 folding 구조)을 공유하는 것을 발견할 수 있다. 단백질 sequence와 구조들의 수가 빠르게 증가하기 때문에, post-genomic 시대에는 특히 구조적인 motif들과 fold family에 근거한 'fold classification'은 더욱더 단백질 기능 그리고 구조를 이해하는데 중요한 수단이 되고 있다.

기존의 3차원 구조 유사성을 검색하여 같은 기능을 하는 그룹을 설정하는 작업은 NCBI(National Center for Biotechnology Information, National Institutes of Health, USA), EBI(European Bioinformatics Institue), SDSC(San Diego Supercomputing Center) 등에서 행하여 왔다. 그러나 기존 프로그램은 기본적으로 단백질의 서열정보를 기본으로 삼차원 구조 유사성을 비교해 왔다. 그래서 기존의 방법은 도메인 치환(domain exchange) 등이 일어났을 경우에는 구조 유사성을 찾지 못하는 한계가 있다.

본 프로그램은 두 개의 단백질의 3차원 구조 정보를 이용하여 3차원 공간상에서 가능한 모든 상대적 배치를 조사하여 최적화하는 프로그램이다. 또한 단백질의 2차 구조를 분석하여 만들어진 구조적 모티브를 단순한 벡터로 처리하기 때문에 기존 프로그램에 비해 매우 효율적인 검색 시간을 제공한다. 본 프로그램을 이용하여 단백질의 자료를 효과적으로 분류하고, 관심 단백질과 구조적 유사성을 가지는 단백질을 조사할 수 있다. 또한 단백질의 구조적 모티브를 파악하여 약리 활성점을 예측하고, 다른 종이 가지는 동일 기능을 수행하는 단백질의 서열을 분석함으로써 진화론적 연구를 수행할 수 있다.

프로그램 구성

[PDB 코드와 Chain number를 입력하는 부분]

ProStrA는 단백질의 구조적인 유사성을 측정하는 프로그램으로, 그 주된 구성은 두개의 단백질간의 유사성을 비교하는 pairwise alignment, 단백질 데이터베이스(PDB)에서 유사한 구조를 찾는 pdb search 두 부분으로 구성되어 있다.

[두개의 pairwise alignment결과]

pairwise alignment는 두 개의 단백질의 유사성을 검색하기 위한 프로그램으로 단백질의 3차원 구조를 이루는 2차원 구조 모티브를 단순한 벡터로 표시한 후에, 두 개의 단백질 구조가 가질 수 있는 가능한 조합을 모두 검색하여 도표 및 3차원 View로 보여준다. 2차원 구조 모티브의 순서를 무시하고 조합을 구성하기 때문에 다양한 alignment 결과를 볼 수 있으며, 모티브를 벡터로 처리하기 때문에 매우 빠른 계산 속도를 나타낸다. pairwise alignment 결과로 두 구조의 유사성을 정량적, 정성적으로 알 수 있다.

[align결과를 확인할 수 있고 정렬구조를 저장할 수 있다]

pdb search는 새로운 단백질 구조를 기존에 알려진 모든 단백질 구조와 비교하여 그 기능을 예측하는 프로그램이다. 3차원 구조에 기반한 검색을 수행함으로써, 기존의 서열 정보 검색에서 찾지 못하는 경우에 유용한 정보를 제공한다.

개발환경

설치환경

하드웨어

• CPU : pentium III 400 이상
• Memory : 256MB 이상
• 하드디스크 : 최소 20기가 이상(PDB 저장)

소프트웨어

• Operation System : Red Hat Linux 7.2 또는 그 이상
• Web Server : Apache HTTP Server 1.3 또는 그 이상
• python Module : python 2.0 또는 그 이상

특징

1. 단백질 구조 정렬

• 단백질의 3차원 구조 및 2차원 모티브 분석
• 2차원 모티브를 벡터 형태로 변환하여 가능한 조합의 경우를 계산
• 각 조합에 해당하는 구조 정렬을 수행하고 결과 값 계산
• 정렬된 단백질 구조를 3차원 뷰어로 보여 줌
• 정렬된 단백질 구조를 pdb 파일 형태로 저장

2. 프로그램 설명 및 계산 방법 소개

• 일반적인 3차원 구조 정렬에 대한 소개
• ProStrA 프로그램의 필요성 설명
• ProStrA의 계산 방법에 대한 이론적 설명
• 다른 프로그램과의 비교 결과

3. 도움말

• ProStrA 프로그램 설치 방법 설명
• 각 부분의 기능 및 사용법 설명
• 실제 예제를 통한 tutorial 제공