Il progetto è sostenuto in parte dalla Fondazione Alfred P. Sloan, Premio alla Carriera NSF (DBI 1027394), e l&#39;Istituto Nazionale di General Medical Sciences (GM083107, GM084222).

<ol>
	<li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-based+modeling+and+free+modeling+by+I-TASSER+in+CASP7.">Template-based modeling and free modeling by I-TASSER in CASP7.</a> Proteins. 69, 108-117 (2007).</li><li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I-TASSER:+Fully+automated+protein+structure+prediction+in+CASP8.">I-TASSER: Fully automated protein structure prediction in CASP8.</a> Proteins. 77, 100-113 (2009).</li><li>Wu, S., Skolnick, J., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ab+initio+modeling+of+small+proteins+by+iterative+TASSER+simulations.">Ab initio modeling of small proteins by iterative TASSER simulations.</a> BMC Biol. 5, 17-17 (2007).</li><li>Roy, A., Kucukural, A., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I-TASSER:+a+unified+platform+for+automated+protein+structure+and+function+prediction.">I-TASSER: a unified platform for automated protein structure and function prediction.</a> Nat Protoc. 5, 725-738 (2010).</li><li>Wu, S., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LOMETS:+a+local+meta-threading-server+for+protein+structure+prediction.">LOMETS: a local meta-threading-server for protein structure prediction.</a> Nucleic Acids Res. 35, 3375-3382 (2007).</li><li>Zhang, Y., Kihara, D., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+energy+landscape+flattening:+parallel+hyperbolic+Monte+Carlo+sampling+of+protein+folding.">Local energy landscape flattening: parallel hyperbolic Monte Carlo sampling of protein folding.</a> Proteins. 48, 192-201 (2002).</li><li>Li, Y., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=REMO:+A+new+protocol+to+refine+full+atomic+protein+models+from+C-alpha+traces+by+optimizing+hydrogen-bonding+networks.">REMO: A new protocol to refine full atomic protein models from C-alpha traces by optimizing hydrogen-bonding networks.</a> Proteins. 76, 665-676 (2009).</li><li>Zhang, J., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+protein+structure+refinement+using+fragment+guided+molecular+dynamics+simulations.">High-resolution protein structure refinement using fragment guided molecular dynamics simulations.</a> , (2011).</li><li>Roy, A., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=COFACTOR:+protein-ligand+binding+site+predictions+by+global+structure+similarity+match+and+local+geometry+refinement.">COFACTOR: protein-ligand binding site predictions by global structure similarity match and local geometry refinement.</a> , (2011).</li><li>Zhang, Y., Hubner, I. A., Arakaki, A. K., Shakhnovich, E., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+origin+and+highly+likely+completeness+of+single-domain+protein+structures.">On the origin and highly likely completeness of single-domain protein structures.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103, 2605-2610 (2006).</li><li>Zhang, Y., Kolinski, A., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TOUCHSTONE+II:+a+new+approach+to+ab+initio+protein+structure+prediction.">TOUCHSTONE II: a new approach to ab initio protein structure prediction.</a> Biophys. J. 85, 1145-1164 (2003).</li><li>Wu, S., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+assessment+of+sequence-based+and+template-based+methods+for+protein+contact+prediction.">A comprehensive assessment of sequence-based and template-based methods for protein contact prediction.</a> Bioinformatics. 24, 924-931 (2008).</li><li>Zhang, Y., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SPICKER:+a+clustering+approach+to+identify+near-native+protein+folds.">SPICKER: a clustering approach to identify near-native protein folds.</a> J. Comput. Chem. 25, 865-871 (2004).</li><li>Zhang, J., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+protein+structure+refinement+using+fragment+guided+molecular+dynamics+simulations.">High-resolution protein structure refinement using fragment guided molecular dynamics simulations.</a> , (2010).</li><li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I-TASSER+server+for+protein+3D+structure+prediction.">I-TASSER server for protein 3D structure prediction.</a> BMC Bioinformatics. 9, 40-40 (2008).</li><li>Xu, J., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+significant+is+a+protein+structure+similarity+with+TM-score+=+0.5?.">How significant is a protein structure similarity with TM-score = 0.5?.</a> Bioinformatics. 26, 889-895 (2010).</li><li>Zhang, Y., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scoring+function+for+automated+assessment+of+protein+structure+template+quality.">Scoring function for automated assessment of protein structure template quality.</a> Proteins. 57, 702-710 (2004).</li><li>Barrett, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nomenclature+Committee+of+the+International+Union+of+Biochemistry+and+Molecular+Biology+(NC-IUBMB).+Enzyme+Nomenclature.+Recommendations+1992.+Supplement+4:+corrections+and+additions+(1997).">Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). Enzyme Nomenclature. Recommendations 1992. Supplement 4: corrections and additions (1997).</a> Eur J Biochem. 250, 1-6 (1997).</li><li>Ashburner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+ontology:+tool+for+the+unification+of+biology.+The+Gene+Ontology+Consortium.">Gene ontology: tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium.</a> Nat. Genet. 25, 25-29 (2000).</li><li>Zhang, Y., Skolnick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TM-align:+a+protein+structure+alignment+algorithm+based+on+the+TM-score.">TM-align: a protein structure alignment algorithm based on the TM-score.</a> Nucleic. Acids. Res. 33, 2302-2309 (2005).</li><li>Xu, D., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RK+Ab+Intio+Protein+Structure+Prediction.">RK Ab Intio Protein Structure Prediction.</a> , (2011).</li><li>Kim, D. E., Chivian, D., Baker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+structure+prediction+and+analysis+using+the+Robetta+server.">Protein structure prediction and analysis using the Robetta server.</a> Nucleic. Acids. Res. 32, W526-W531 (2004).</li><li>Roy, A., Mukherjee, S., Hefty, P. S., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferring+protein+function+by+global+and+local+similarity+of+structural+analogs.">Inferring protein function by global and local similarity of structural analogs.</a> , (2011).</li><li>Marchler-Bauer, A., Bryant, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CD-Search:+protein+domain+annotations+on+the+fly.">CD-Search: protein domain annotations on the fly.</a> Nucleic. Acids. Res. 32, W327-W331 (2004).</li><li>Finn, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Pfam+protein+families+database.">The Pfam protein families database.</a> Nucleic. Acids. Res. 38, D211-D222 (2010).</li><li>Zdobnov, E. M., Apweiler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=InterProScan--an+integration+platform+for+the+signature-recognition+methods+in+InterPro.">InterProScan--an integration platform for the signature-recognition methods in InterPro.</a> Bioinformatics. 17, 847-848 (2001).</li></ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Il protocollo di cui sopra è una linea guida generale per la struttura e la modellazione funzione utilizzando l&#39;I-Tasser server. Anche se, questa procedura automatizzata funziona molto bene per la maggior parte delle proteine, interventi umani spesso aiutano a migliorare significativamente la precisione di modellazione, soprattutto per le proteine ​​che mancano di modelli chiudere in biblioteca PPB. Gli utenti possono intervenire durante la I-Tasser di modellazione nei seguenti modi: (a) scissione della multi-dominio proteine, (b) fornire vincoli esterni per migliorare la struttura di assemblaggio, e (c) la rimozione dei modelli durante la modellazione. Dividere multi-dominio proteico: Molte sequenze proteiche lunghe spesso contengono più domini legati da regioni linker flessibile, il che rende loro difficile delucidazione struttura utilizzando tecniche sia sperimentali e computazionali. Tuttavia, come i domini sono pieghevoli entità indipendente e può eseguire diverse funzioni molecolare, èauspicabile per dividere lungo multi-dominio proteine ​​e il modello ogni dominio separatamente. I domini di modellazione individualmente non solo accelerare il processo di previsione, ma aumenta anche la qualità della query modello dell&#39;allineamento, con conseguente maggiore struttura affidabile e previsioni funzione. I limiti del dominio a sequenze proteiche possono essere previsti con programmi esterni liberamente disponibile online, come NCBI CDD 24, 25 o PFAM InterProScan 26. Inoltre, se allineamenti LOMETS threading sono disponibili per la proteina query, i limiti del dominio può essere individuato da individuare visivamente lunghi tratti di residui non allineati nei modelli top filettatura (vedi punto 5.4). Queste regioni non allineati per lo più corrispondono alle regioni linker dominio. Se il multi-dominio modelli sono già disponibili nella libreria di modelli PDB con tutti i domini domanda allineati, allora la proteina query può essere modellato come lunghezza. Fornire vincoli esterni <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Le simulazioni di assemblaggio struttura in I-Tasser sono prevalentemente guidate da vincoli territoriali raccolti dal LOMETS filettatura modelli. Per le proteine ​​di query che hanno colpito una buona filettatura (norm. Z-score&gt; 1) nella biblioteca modello, derivato vincoli spaziali sono per lo più di alta precisione e I-Tasser genererà modelli ad alta risoluzione strutturale di queste proteine. Al contrario, per le proteine ​​query che sono deboli o no hit threading (norm. Z-score &lt;1), raccolti restrizioni spaziali spesso contengono errori a causa dell&#39;incertezza del modello e l&#39;allineamento. Per questi obiettivi proteine, specificato dall&#39;utente informazioni territoriali possono essere molto utili per migliorare la qualità del modello previsto. Gli utenti possono fornire vincoli esterni alla I-Tasser server in due modi: A. Specificare contatto / distanza restrizioni Sperimentalmente caratterizzata inter-residuo contatti / distanze, ad esempio da NMR ocross-linking esperimenti, può essere specificato il caricamento di un file di moderazione. Un file di esempio è illustrato nella figura 8, dove Colonna 1 specifica il tipo di restrizione, cioè &quot;DIST&quot; o &quot;CONTATTI&quot;. Alla moderazione distanza (DIST), colonne 2 e 4 contengono residui di posizioni (i, j), colonne 3 e 5 contengono l&#39;atomo-tipo nel residuo e colonna 6 specifica la distanza tra i due atomi specificato. Per le restrizioni di contatto (contatto), colonne 2 e 3 contengono le posizioni (i, j) di residui che devono essere a contatto. La distanza tra il centro catene laterali di queste coppie di residui di contatto è deciso sulla base di distanze osservati in strutture note nel PPB. I-Tasser cercherò di tracciare queste coppie atomo vicino alla distanza specificata durante le simulazioni raffinatezza della struttura. B. Specificare un modello di struttura delle proteine LOMETS programmi threading utilizzare una libreria rappresentante PDB per trovare pieghe plausibile per la richiesta protein. Sebbene l&#39;utilizzo di una libreria struttura rappresentativa aiuta a ridurre il tempo necessario per calcolare la sequenza-struttura allineamenti, è possibile che una proteina modello buono è mancato in biblioteca o il modello non sono stati identificati dai programmi di LOMETS filettatura, anche se è presenti nella biblioteca. In questi casi, l&#39;utente deve specificare la struttura della proteina desiderata come il modello. Per specificare la struttura della proteina come un ulteriore modello, gli utenti possono caricare un file PDB struttura formattata o specificare l&#39;ID PPB di una struttura proteica depositato in biblioteca PPB. L&#39;I-Tasser genererà la query-modello di allineamento con il programma MUSTER 23 e raccoglierà vincoli spaziali sia l&#39;utente specificato modello e modelli LOMETS per guidare la simulazione di assemblaggio della struttura. Perché l&#39;accuratezza dei vincoli LOMETS è differente per target diversi, il peso dei vincoli LOMETS è più forte in facile (omologo) targets da quello rigido (non omologhe) obiettivi, che sono state sistematicamente sintonizzato nella nostra formazione di riferimento. Gli utenti possono anche specificare il proprio modello di query-allineamenti. Il server accetta l&#39;allineamento in due formati: il formato FASTA (Figura 9A) e il formato 3D (Figura 9B). Il formato FASTA è standard e descritto in <a href="http://zhanglab.%20ccmb.med.umich.edu/FASTA/">http://zhanglab. ccmb.med.umich.edu / FASTA /</a> . Il formato 3D è simile al formato standard PDB ( <a href="http://www.wwpdb.org/documentation/format32/sect9.html">http://www.wwpdb.org/documentation/format32/sect9.html</a> ), ma due colonne aggiuntive derivate dai modelli vengono aggiunti ai record ATOM (vedi Figura 9B): Colonne 1-30: Atom (C-alfa solo) e residui di nomi per la sequenza query. Colonne 31-54: Coordinate di C-alfa atomi della query copiato dal atomi corrispondente nel modello. Colonne 55-59: numero di residuo corrispondente nel modello sulla base di allineamento Colonne 60-64: nome di residuo corrispondente nel modello Escludi proteine ​​modelli Le proteine ​​sono molecole flessibili e possono adottare diversi stati conformazionali di cambiare la loro attività biologica. Per esempio, le strutture di molte proteine ​​chinasi e proteine ​​di membrana sono stati risolti in conformazione sia attivi e inattivi. Anche la presenza o l&#39;assenza di ligando legato possono causare grandi movimenti strutturali. Mentre tutti gli stati conformazionali del modello sono simili per i programmi di threading, è auspicabile per modellare la query utilizzando i modelli in un solo stato. Una nuova opzione sul server consente all&#39;utente di escludere le proteine ​​modello durante la modellazione della struttura. Questa caratteristica permetterebbe inoltre agli utenti di scegliere il livello di omologia di modelli da utilizzare per la modellazione. Gli utenti possono escludere le proteine ​​modello from I-Tasser libreria: A. Definizione di un taglio identità di sequenza Gli utenti possono utilizzare questa opzione per escludere proteine ​​omologhe da I-Tasser libreria di modelli. Il livello di omologia è impostato in base al taglio identità di sequenza, cioè il numero di residui identici tra la query e la proteina modello di divisa per la lunghezza della sequenza della sequenza query. Per esempio, se l&#39;utente digita nel &quot;70%&quot; nella forma prevista, tutte le proteine ​​modelli che hanno una identità di sequenza&gt; 70% per la proteina richiesta I-saranno esclusi dalla I-Tasser libreria di modelli. B. Escludi proteine ​​modello specifico Proteine ​​modello specifico può essere escluso dalla I-Tasser libreria di modelli caricando un elenco contenente gli ID PPB delle strutture da escludere. Un file di esempio è illustrato nella figura 10. Come la stessa proteina può esistere come più voci nella libreria PPB, I-Tasser séfiume Eno per default escludere i modelli specificato (in Colonna1), così come tutti gli altri modelli della libreria che hanno una identità&gt; 90% per i modelli specificati. Gli utenti possono anche specificare una soglia diversa identità, ad esempio, il 70%, dove tutti i modelli con l&#39;identità&gt; 70% di proteine ​​modello specificato saranno escluse.

<ol><li> FASTA formattato sequenza aminoacidica della proteina da modellare (v., <a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/fasta.shtml">http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/fasta.shtml</a> ). </li><li> Un personal computer con accesso a Internet e un browser web. </li><li> Software di visualizzazione molecolare, ad esempio, RasMol o PyMOL, per analizzare la struttura terziaria previsti e siti funzionali. </li></ol>

a protocol for computer-based protein structure and function prediction

Progetti di sequenziamento del genoma sono cifrati milioni di sequenza della proteina, che richiedono la conoscenza della loro struttura e funzione di migliorare la comprensione del loro ruolo biologico. Anche se i metodi sperimentali in grado di fornire informazioni dettagliate per una piccola parte di queste proteine, la modellazione computazionale è necessario per la maggior parte delle molecole proteiche che sono sperimentalmente caratterizzati. L&#39;I-Tasser server è un banco di lavoro on-line ad alta risoluzione di modellazione della struttura e funzione delle proteine. Data una sequenza proteica, un output tipico del I-Tasser server include la previsione della struttura secondaria, prevede l&#39;accessibilità di ogni residuo solvente, proteine ​​omologhe modello di threading e rilevato da allineamenti struttura, fino a cinque modelli terziario full-length strutturale, e la struttura a base di annotazioni funzionali per la classificazione degli enzimi, Gene Ontology termini e le interazioni proteina-ligando siti di legame. Tutte le previsioni sono contrassegnati con un punteggio di confidenza cheracconta di come le previsioni sono accurate senza conoscere i dati sperimentali. Per facilitare le richieste particolari degli utenti finali, il server fornisce canali di accettare specificato dall&#39;utente tra residui distanza e contattare le mappe di modificare interattivamente la I-Tasser di modellazione, ma permette anche agli utenti di specificare le proteine ​​come modello, o per escludere qualsiasi modello proteine ​​durante le simulazioni di montaggio della struttura. Le informazioni strutturali potrebbero essere raccolti dagli utenti sulla base di evidenze sperimentali o dati biologici con lo scopo di migliorare la qualità di I-Tasser previsioni. Il server è stato valutato come il migliore dei programmi per la struttura delle proteine ​​e le previsioni funzione nel recente a livello di comunità esperimenti CASP. Ci sono attualmente&gt; 20.000 scienziati registrati da oltre 100 paesi che utilizzano l&#39;on line I-Tasser server.

Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Computer-Based Protein Structure and Function Prediction at JoVE.com

A Protocol for Computer-Based Protein Structure and Function Prediction

Linee guida per computer basato su caratterizzazione strutturale e funzionale di proteine ​​utilizzando l&#39;I-Tasser pipeline è descritto. Partendo dalla sequenza della proteina query, i modelli 3D sono generate utilizzando più allineamenti threading e iterativo simulazioni di assemblaggio strutturale. Inferenze funzionali sono successivamente redatto in base alle corrispondenze di proteine ​​con struttura nota e funzioni.

Un protocollo per la Computer-Based Protein Structure Prediction e Funzione

Genome sequencing projects have ciphered millions of protein sequence, which require knowledge of their structure and function to improve the ...

a-protocol-for-computer-based-protein-structure-function

Research

JoVE Journal

Biology

68.1K Views.  University of Michigan. Linee guida per computer basato su caratterizzazione strutturale e funzionale di proteine ​​utilizzando l'I-Tasser pipeline è descritto. Partendo dalla sequenza della proteina query, i modelli 3D sono generate utilizzando più allineamenti threading e iterativo simulazioni di assemblaggio strutturale. Inferenze funzionali sono successivamente redatto in base alle corrispondenze di proteine ​​con struttura nota e funzioni.