O’zbekstan respublikasi oliy ta’lim,fan va innovaciyalar vazirligi berdaq nomidagi qoraqalpoq davlat universiteti biologiya fakulteti umumiy biologiya va fiziologiya kafedrası Ro’yxatga olindi: “tasdiqlandi”

12-A’maliy mashg’ulot
I-TSSER va Modellar dasturlarining ishlash printsipi.
Kerakli asbob uskunalar : Kompyuter, printer, kommunikatsiya vositalari, loyihaor, elektron
I-TASSER-server nima? I-TASSER server - bu oqsil tuzilishi va funktsiyalarin bashorat uchtalarini I-TASSER tamalindaǵi algoritmlardi ro'yobga asiratuǵin oz waqit-layn platforma. Bu akedemik foydalaniwshilarga o'zlarining aminokislotalar izchilliginien oqsil molekulalariniń 3 D tuzilishi va biologiyaliq funktsiyalari bo'yinsha avtomatikaliq turda yo'qlarari sifatli model bashoratlarini yaratiliwma imkoniyat beradi. I-TASSER qanday etib tuzilma va funktsiyalardi bashorat etadi?
Foydalanuvchi aminokislotalar izchilligini yo'llanganda, server oldin o'sha siyaqli burmalarding (yoki g'oyat ikkilamchi tuzilmalarding ) shablon oqsillarini PDB kutubxonasinan LOMETS, maxalliy o'rnatilgan meta-threading usili siymosida oliwga harakat etadi.
Ikkinchi boshqishda PDB shablonlarinan ajiratip olingan uzliksiz fragmentlar ab initio modellashtirish yo'li bilan qurilgan ipning hizalanmagan mintaqalari (tamalinan qistirip qo'ylariwlar ) bilan takrorlanatuǵin Monte Karlo simulyatsiyalari bilan toliq uzinliqtaǵi modellarga takroriy o'rnatiladi. LOMETS tomonidan tegishli shablon aniqlanbagan hollarda, I-TASSER butun tuzilmalardi ab initio modellashtirish yo'li bilan quradi. Kam miqdordaǵi xoli energiya saviyasi SPICKER tomonidan simulyatsiya oldovlarini klasterroq siymosida aniqlanadi.
Uchunchi boshqishda fragmentlarni jiynaw simulyatsiyasi taǵi SPICKER klasterli tsentroidlardan e'tiboran ro'yobga asiriladi, bu erda simulyatsiyalarni boshqarish uchtalarini LOMETS o'g'ilgileri va PD-tuzilmalari tomonidan jiynalgan fazoviy cheklashlar qollaniladi. Ikkinchi takrorlanishning maqsadi sterik to'qnashuvdi olib tashlash, shuning jo'rligida klasterli tsentroidlarning global xududiologiyasini takomillashtirish bo'llarib tabiladi. So'ng ikkinchi simulyatsiyalarda vujudga kelgan oldovlar klasterlanadi va eng quyi energiya tuzilmalari saylanadi. Toliq otomik modellar REMO tomonidan olinadi, u tanlangan I-TASSER oldovlaridan otom tavsilotlarini vodorod bilan bo'lash tormaǵin optimallastiriw siymosida paydo qiladi.

2-rasm. Protein tuzilishi va funktsiyasini bashorat uchtalarini I-TASSER dasturi
Oqsilding biologiyaliq funktsiyasini bashorat uchtalarini (1-rasmdagi oqirǵi ustun ), I-TASSER server taxmin etilgan 3 B modellardi 3 ǵárezsiz kutubxona daǵi oqsillarga mos keladi, ular belgili fermentlar tasnifsi (EC) soni daǵi oqsillardan, gen ontologiyasidan ( GO) so'z birikmasi va ligandni baylanistiratuǵin joylar. Funksiyalardi bashoratding yakunlashchi natijalari I-TASSER konstruktiv modellarining ishonchlilik ballari tamalinda hisoblangan funktsiyalar ballari, TM-ball bilan baholangan model va shablonlar o'rtasindaǵi tizimli o'xshashliq va izma-izlik bo'yinsha eng yo'qlarari ilayiqliliqlardiń shartlashuvidan kelib shiǵadi. tizimli turda maslastirilgan mintaqalarda identifikatsiya.
I-TASSER serverining ishlashi boshqa usillar bilan solistiriwlaganda qanday?
I-TASSER server - bu oqsil tuzilishi va funktsiyalarin bashorat uchtalarini I-TASSER tamalindaǵi algoritmlardi ro'yobga asiratuǵin oz waqit-layn platforma. Bu akedemik foydalaniwshilarga o'zlarining aminokislotalar izchilliginien oqsil molekulalariniń 3 D tuzilishi va biologiyaliq funktsiyalari bo'yinsha avtomatikaliq turda yo'qlarari sifatli model bashoratlarini yaratiliwma imkoniyat beradi.
I-TASSER qanday etib tuzilma va funktsiyalardi bashorat etadi?
Foydalanuvchi aminokislotalar izchilligini yo'llanganda, server oldin o'sha siyaqli burmalarding (yoki g'oyat ikkilamchi tuzilmalarding ) shablon oqsillarini PDB kutubxonasinan LOMETS, maxalliy o'rnatilgan meta-threading usili siymosida oliwga harakat etadi. Ikkinchi boshqishda PDB shablonlarinan ajiratip olingan uzliksiz fragmentlar ab initio modellashtirish yo'li bilan qurilgan ipning hizalanmagan mintaqalari (tamalinan qistirip qo'ylariwlar ) bilan takrorlanatuǵin Monte Karlo simulyatsiyalari bilan toliq uzinliqtaǵi modellarga takroriy o'rnatiladi. LOMETS tomonidan tegishli shablon aniqlanbagan hollarda, I-TASSER butun tuzilmalardi ab initio modellashtirish yo'li bilan quradi. Kam miqdordaǵi xoli energiya saviyasi SPICKER tomonidan simulyatsiya oldovlarini klasterroq siymosida aniqlanadi.

Uchunchi boshqishda taǵi bo'limlardi jiynaw simulyatsiyasi taǵi SPICKER klasterli tsentroidlardan e'tiboran ro'yobga asiriladi, bu erda simulyatsiyalarni boshqarish uchtalarini LOMETS o'g'ilgileri va PD-tuzilmalari tomonidan jiynalgan fazoviy cheklashlar qollaniladi. Ikkinchi takrorlanishning maqsadi sterik to'qnashuvdi olib tashlash, shuning jo'rligida klasterli tsentroidlarning global xududiologiyasini takomillashtirish bo'llarib tabiladi. So'ng ikkinchi simulyatsiyalarda vujudga kelgan oldovlar klasterlanadi va eng quyi energiya tuzilmalari saylanadi. Toliq otomik modellar REMO tomonidan olinadi, u vodorod bilan baylanisiw tormaǵin optimallastiriw siymosida tanlangan I-TASSER oldovlaridan otom tavsilotlarini yaratadi (1-rasmga tiyrań ).

CASP (yoki oqsil tuzilishin bashorat usillarin sin nuqtai nazartan baholash ) - bu 1994 jildan buyon har ikkita jilda bitta marta bo'llarib zardaetuǵin oqsil tuzilishin bashoratding zamonaviyligini sinap ko'rishlik bo'yinsha jamoatchilik tajribasi. Eksperiment (ko'pincha jaris deb ataladi ) qat'iy ko'rdir, sababi oqsillardi sinap ko'rishlik tuzilmalari bashorat etuvchilar uchtalarini noma'lum.
I-TASSER-server (" Zhang-Server" oti bilan ) Serverding 7 (2006 ), 8 (2008), 9 (2010 ) va 10 -CASP (2012) bo'limlarinida qatnashdi va 1-cifrli server sifatida yozloqdi. CASP7 va CASP8. CASP9 va CASP10 -da I-TASSER server va QUARK (bizning laboratoriyamizning boshqa serverlari ) uyg'un turda No 1 va No 2 serverlar satrina kiritilgan. Reytingding toliq natijalarin bu erda CASP7, CASP8, CASP9 va CASP10 uchtalarini ko'rishlik mumkin. 2-rasmda CASP7 (68 server ), CASP8 (72 server ), CASP9 (81 server ) va CASP9 (72 server ) dagi barliq serverlarning GDT-TS ballarining Z-skorlari gistogrammalari yoritilgan.
Belgili bo'lgan oqsillar izma-izliklari va eksperimental turda tavsiflangan tuzilishi va funktsiyalari bilan ajralip turatuǵin oqsillar orasindaǵi farq artip barip otir. Bu muammoni engillashtirish uchtalarini biz I-TASSER shlyuzini ishlab shiqtiq, bu avtomatlastirilgan va ishonchli protein tuzilishi va funktsiyalarin bashorat uchtalarini onlayn server. Berilgan izma-izlik uchtalarini I-TASSER belgili tuzilmalar kutubxonasinan shablondi tanib olish bilan boshlanadi, so'ngra shablon hizalanmalaridan kesilgan uzliksiz konstruktiv bo'limlardi takrorlanatuǵin jiynaw simulyatsiyalari bilan toliq uzinliqtaǵi otom modelin yaratish bilan boshlanadi. Keyinroq funktsional tushunchalar prognoz etilgan modeldi belgili funktsiyaga ega bo'lgan oqsillar kutubxonasi bilan solistiriwlawdan kelib shiǵadi. I-TASSER quvursi yoqinda foydalaniwshilar jamoatchiligining tolabin qondirish va hisoblash xarajatlarini asiriw uchtalarini XSEDE Gateway tizimi bilan birlashtirildi. Bu hisobotda I-TASSER Gateway-diń XSEDE-Comet superkompyuter klasteri bilan konfiguratsiyasi, I-TASSER usili va shu asnoda oniń rivojlaniw boshqishlari haqqinda o'g'iliwma maǵliwmat berilgan.
Tizim biologiyasi - bu tarkibali biologiyaliq tizimlardi hisoblash va matematikaliq tahlil qiliw va modellashtirish. Bu biologiyaga asoslangan fanlararo izlanish sohai bo'llarib, biologiyaliq izlanishlarga yaxlit jontasiwdan (dasturiy reduksionizm ornina holizm) foydalangan holda biologiyaliq tizimlar ichidagi tarkibali o'zaro ta'sirlarga yo'naltirilgan. Xususan, 2000-jildan e'tiboran bu tushincha biologiyada turli kontekstlarda keng qollanila boshlanni. Inson genomi joybari biologiyadagi taqribiy tizimli fikrlashding namunasi bo'llarib tabiladi, bu irsiyatliqaning biologiyaliq solasindaǵi muammolar ustida ishlashding yangi, hamkorlik usillarina olib keldi. Tizim biologiyasining maqsadlarigan biri tizim sifatida ishga layoqatlilik yurituvchi hujayralar, to'qimalar va organizmlarding paydo bo'latuǵin xossalarini, xossalarini modellashtirish va yangiliq ochiwdan iborat bo'llarib, ularding nazariyaliq tavsifsi xolos tizim biologiyasi texnikasi yordamida mumkin bo'llaradi. Ular odatda metabolik tarmoqlar yoki hujayra signalizatsiya tarmoqlarini o'zlar ichiga oladi
MODELLER oqsil uchlar o'lchamli tuzilmalardi homologiyasi yoki solistiriwiy modellashtirish uchtalarini ishlatiladi (1, 2). Foydalanuvchi ma'lumki baylanisli tuzilmalar bilan modellashtirish uchtalarini izma-izlikti maslastiriwdi ta'minlaydi va MODELLER avtomatikaliq turda barliq vodorod otomlarini o'zlar ichiga olgan modeldi hisoblab shiǵadi.
Proteinlar izchilligini funktsional tasniflash biologiyaning eng keng tarqalgan masalalarigan biri bo'llarib tabiladi. Bu voziypa odatda o'rganilib otirgan oqsilding aniq uchlar tortiladigan (3-D) tuzilishi bilan osonlashadi. Eksperimental turda aniqlangan tuzilma bo'lmasa, solistiriwiy yoki homologik modellashtirish ba'zan kamida bitta ma'lumki protein tuzilishi bilan baylanisli bo'lgan oqsil uchtalarini foydali 3-D modelin usiniwi mumkin. Solistiriwiy modellashtirish ma'lumki proteinlar izchilliginiing (matlabning ) 3 tortiladigan tuzilishin, birinchi navbatda, ma'lumki tuzilma daǵi (shablonlar ) bitta yoki bitta nechta oqsillarga mos kelishine asoslangan holda bashorat etadi. Bashorat jarayoni katlamlarni belgilash, maqsadli shablonlardi maslastiriw, model yaratish va modeldi baholashdan iborat. Bu bo'lim MODELLER dastursi yordamida solistiriwiy modellardi qanday hisoblashdi tavsiflaydi va solistiriwiy modellashtirishding barliq to'rt boshqishin, tez-tez xumchatiletuǵin xatolardi va ba'zi qo'shlarimshalardi tolqilaw etadi. Misal sifatida Trichomonas vaginalis (TvLDH) dan laktat dahidrogenazni modellashtirish rasmlangan.

2, 2-rasm. Modellar dasturinida oqsillar tahlilin o'rganish
MODELLER dastursini yuklab olish va o'rnatish ham rasmlangan. Modellar, odatda MODELLER sifatida stilize etiladi, protein uchunchi saviyali tuzilmalari va to'rtlamchi tuzilmalar (kamroq ) modellarini ishlab shiǵariw uchtalarini homologik modelroq uchtalarini foydalaniletuǵin kompyuter dastursi bo'llarib tabiladi.[2][3] U oqsillarding yadro ohanrabo -rezonans spektroskopiyasidan (oqsil NMR) ilhomlarlangan, fazoviy cheklashlardi qondirish deb atalatuǵin usildi ro'yobga asiradi, oniń yordamida oqsil daǵi har bitta otomning joylasiwi uchtalarini ehtimolliq qisiqliǵi funksiyasini yaratish uchtalarini geometriyaliq mezonlar jamlanmasi qollaniladi. Usil modellestiriletuǵin maqsadli aminokislotalar ketma ketligi va tuzilishi hol etilgan shablon oqsili o'rtasindaǵi kirish izchilligini maslastiriwga asoslanadi. Dastur shuning jo'rligida, homolog oqsillar orasinda ham ko'pincha juda o'zgaruvchan va o'sha sababli homologik modellashtirish siymosida bashorat qiyin bo'lgan oqsillarding halqa mintaqalarining ab initio tuzilishin bashorat uchtalarini mahdud funktsiyalardi o'zlar ichiga oladi. Modellar dastlab yozilgan va hozirda Son -Fransiskodagi Kaliforniya universitetinda Andrej Soli tomonidan yuritiladi. U Unix, Linux, macOS va Windows operatsion tizimlarinda ishlaydi. Bu akademikaliq foydalanish uchtalarini bepul dastur. Grafik foydalanuvchi interfeyslari (GUI) va tijorat versiyalari Accelrys tomonidan tarqatiladi. ModWeb solistiriwiy oqsil tuzilmasini modellashtirish veb-serveri Modellar va oqsil tuzilmasini avtomatikaliq modellashtirish uchtalarini boshqa vositalarga asoslanadi, shu tariqa olingan modellardi ModBoshe-ga joylastiriw imkoniyati bor.