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Customised fragments libraries for protein structure prediction based on structural class annotations

机译:基于结构类别注释的用于蛋白质结构预测的定制片段库

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摘要

Background Since experimental techniques are time and cost consuming, in silico protein structure prediction is essential to produce conformations of protein targets. When homologous structures are not available, fragment-based protein structure prediction has become the approach of choice. However, it still has many issues including poor performance when targets’ lengths are above 100 residues, excessive running times and sub-optimal energy functions. Taking advantage of the reliable performance of structural class prediction software, we propose to address some of the limitations of fragment-based methods by integrating structural constraints in their fragment selection process. Results Using Rosetta, a state-of-the-art fragment-based protein structure prediction package, we evaluated our proposed pipeline on 70 former CASP targets containing up to 150 amino acids. Using either CATH or SCOP-based structural class annotations, enhancement of structure prediction performance is highly significant in terms of both GDT_TS (at least +2.6, p-values?
机译:背景技术由于实验技术既费时又费钱,计算机模拟蛋白质结构预测对于产生蛋白质靶的构象至关重要。当同源结构不可用时,基于片段的蛋白质结构预测已成为选择的方法。但是,它仍然存在许多问题,包括目标长度超过100个残基时性能不佳,运行时间过长以及能量功能欠佳。利用结构类预测软件的可靠性能,我们建议通过在结构的片段选择过程中集成结构约束来解决基于片段的方法的某些局限性。结果使用Rosetta(一种基于片段的最新蛋白质结构预测程序包),我们对70个以前的CASP目标(最多包含150个氨基酸)进行了评估。使用基于CATH或SCOP的结构分类注解,就GDT_TS(至少+ 2.6,p值≤<0.0005)和RMSD(≤0.4,p值≤<≥)而言,结构预测性能的增强非常重要。 0.005)。尽管CATH和SCOP分类不同,但是它们的表现相似。此外,来自所有结构类别的蛋白质都可从提议的方法中受益。进一步的分析还显示,依赖于基于类的片段的方法所产生的构象与用户更相关,并且可以更快地收敛到GDT_TS估计的最佳模型(平均可达10%)。这证实了我们的假设,即使用结构上相关的模板不仅会减少要探索的构象空间的大小,而且还会关注更相关的领域。结论由于我们的方法生成的模型的质量平均比标准基于片段的预测器生成的模型高7%,因此我们认为在进行任何基于片段的蛋白质结构预测之前应考虑该模型。尽管取得了这些进展,但是从头开始预测仍然是一项艰巨的任务,尤其是对于中等大小和大尺寸的蛋白质而言。除了改善搜索策略和能量功能外,整合其他约束似乎是一条有前途的途径,尤其是如果可以仅从序列中准确预测它们的话。

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