Homology Modeling
advertisement
Homology Modeling in de praktijk Voor de medicus/bioloog…. of zelfs…. 4 niveau’s voor visualisatie…. MSASTQTNEFLSPEVFQHIWDFLEQPICSVQ PIDLNFVDEPSEDGATNKIEISMDCIRMQDS DLSDMWPQYTNLGLLNSMDQQIQNGSSSTSP YNTDHAQNSVTAPSPYAQPSSTFDALSPSPA IPSNTDYPGPHSFDVSFQQSSTAKSATWTYS TELKKLYCQIAKTCPIQIKVMTPPPQGAVIR AMPVYKKAEHVTEVVKRCPNHELSREFNEGQ IAPPSHLIRVEGNSHAQYVEDPITGRQSVLV PYEPPQVGTEFTTVLYNFMCNSSCVGGMNRR PILIIVTLETRDGQVLGRRCFEARICACPGR DRKADEDSIRKQQVSDSTKNGDGTKRPFRQN THGIQMTSIKKRRSPDDELLYLPVRGRETYE MLLKIKESLELMQYLPQHTIETYRRVIDAVR FTLRQTISFPPRDEWNDFNFDMDARRNKQQR IKEEGE Primair Secundair Tertiair Quaternair Soms is er meer detail nodig…….. MAEKGDCIASVYGYDLGGRFVDFQ PLGFGVNGLVLSAVDSRACRKVAV KKIALSDARSMKHALREIKIIRRL DHDNIVKVYEVLGPKGTDLQGELF KFSVAYIVQEYMETDLARLLEQGT LAEEHAKLFMYQLLRGLKYIHSAN VLHRDLPANIFISTEDLVLKIGDF GLARIVDQHYSHKGYLSEGLVTKW YRSPRLLLSPNNYTKAIDMWAAGC ILAEMLTGRMLFAGAHELEQMQLL ETIPVIREEDKDELLRVMPSFVSS TWEVKRPLRKLLPEVN ? -Structuur van het eiwit -Visualisatieprogramma -Kennis Protein complex 3D structure Structuur: Sequentie: MSASTQTNEFLSPEVFQHIWDFLEQPICSVQP IDLNFVDEPSEDGATNKIEISMDCIRMQDSDL SDMWPQYTNLGLLNSMDQQIQNGSSSTSPYNT DHAQNSVTAPSPYAQPSSTFDALSPSPAIPSN TDYPGPHSFDVSFQQSSTAKSATWTYSTELKK LYCQIAKTCPIQIKVMTPPPQGAVIRAMPVYK KAEHVTEVVKRCPNHELSREFNEGQIAPPSHL IRVEGNSHAQYVEDPITGRQSVLVPYEPPQVG TEFTTVLYNFMCNSSCVGGMNRRPILIIVTLE TRDGQVLGRRCFEARICACPGRDRKADEDSIR KQQVSDSTKNGDGTKRPFRQNTHGIQMTSIKK RRSPDDELLYLPVRGRETYEMLLKIKESLELM QYLPQHTIETYRRVIDAVRFTLRQTISFPPRD EWNDFNFDMDARRNKQQRIKEEGE BLAST tegen PDB SPAIPSNTDYPGPHSFDVSFQQSSTAKSATW SSSVPSQKTYQGSYGFRLGFLHSGTAKSVTC GAVIRAMPVYKKAEHVTEVVKRCPNHELSRE GTRVRAMAIYKQSQHMTEVVRRCPHHERCSD Bekende structuur MSASTQTNEFLSPEVFQHIWDFLEQPICSVQP IDLNFVDEPSEDGATNKIEISMDCIRMQDSDL SDMWPQYTNLGLLNSMDQQIQNGSSSTSPYNT DHAQNSVTAPSPYAQPSSTFDALSPSPAIPSN TDYPGPHSFDVSFQQSSTAKSATWTYSTELKK LYCQIAKTCPIQIKVMTPPPQGAVIRAMPVYK KAEHVTEVVKRCPNHELSREFNEGQIAPPSHL IRVEGNSHAQYVEDPITGRQSVLVPYEPPQVG TEFTTVLYNFMCNSSCVGGMNRRPILIIVTLE TRDGQVLGRRCFEARICACPGRDRKADEDSIR KQQVSDSTKNGDGTKRPFRQNTHGIQMTSIKK RRSPDDELLYLPVRGRETYEMLLKIKESLELM QYLPQHTIETYRRVIDAVRFTLRQTISFPPRD EWNDFNFDMDARRNKQQRIKEEGE Homologe structuur BLAST tegen PDB SPAIPSNTDYPGPHSFDVSFQQSSTAKSATW --------EFLKSSRLTVDS---VDAKATPF GAVIRAMPVYKKAEHVTEVVKRCPNHELSRE ALKMRAMP-----EFLCMNWLNSDDMELS-- Onbekende structuur Gebruik de homologe structuur om de onbekende structuur te modeleren Gemodelleerde structuur 2: Alignment correction Homology Modeling: Template recognition “Prediction of 1:and initial alignment structure based upon a highly similar structure” 4: Loop modeling 3: Backbone generation 5: Sidechain modeling 8: Iteration 7: Model validation 6: Model optimization Model! En dan begint het pas echt….want met een structuur kun je: De werkelijkheid verklaren: •Mutant-analyse Nieuwe voorspellingen doen •Ligand interacties •Complexvorming Experimenteel design Veel verschillende projecten: Afdeling eiwit Actie Celbiologie EGF-receptoren Modeleren, Ligand bindings-studie Organische chemie CalB Opzetten experiment Eukaryote Microbiologie, Groningen Pyruvaat carboxylase Modeleren, opzetten hypothesis Klinische Chemie HFE, Hepcidine Mutatie studie, modeleren Membraan Biochemie Aquaporine Interactie studie Membraan Biochemie Trpm6 Modeleren, mutant en interactie studie Antropogenetica Catechol methyltransferase Modeleren, mutant studie Antropogenetica Estrogen receptor Modeleren, mutant studie Biomoleculaire chemie Alcam Modeleren, interaction studie en suggesties voor experiment Immunologie, UMC Utrecht FcReceptors Modeleren, opzetten hypothese en experiment Interne geneeskunde Dectin Modeleren, mutant studie Centrale Hematologie Factor VIII Modeleren, mutant studie Gasteroenterologie & Hepatologie PRKCSH, SEC63 Modeleren, mutant studie Centrum voor Mitochondriele ziekten Complex 1 Modeleren, suggesties experiment Zie ook: www.cmbi.ru.nl/hvensela Voorbeeld: Mutanten in de estrogen-receptor, leiden tot doofheid Afdeling:Antropogenetica L111P TKIVSYLLVAEPDKLYAMPPPGMPEGDIKALTTLCDLADRELVVIIGWAKHIPGFSS LSLGDQMSLLQSAWMEILILGIVYRSLPYDDKLVYAEDYIMDEEHSRLAGLLELYRA ILQLVRRYKKLKVEKEEFVTLKALALANSDSMYIEDLEAVQKLQDLLHEALQDYELS QRHEEPWRTGKLLLTLPLLRQTAAKAVQHFYSVKLQGKVPMHKLFLEMLEA L138P V133L Geaccepteerd in American Journal of Human Genetics Voorbeeld: Mutanten in HFE protein leiden tot erfelijke ijzerstapelingsziekten Afdeling: Klinische Chemie TfR1 - TfR1 L183 L183P HFE β2M P183 Geaccepteerd in Blood, Cells, Molecules and Disease Voorbeeld: C-terminale deletie van 10 aa in Dectine Afdeling: Interne geneeskunde of Internal Medicine >Dectin_1_Isoform_a MEYHPDLENLDEDGYTQLHFDSQSNTRIAVVS EKGSCAASPPWRLIAVILGILCLVILVIAVVL GTMAIWRSNSGSNTLENGYFLSRNKENHSQPT QSSLEDSVTPTKAVKTTGVLSSPCPPNWIIYE KSCYLFSMSLNSWDGSKRQCWQLGSNLLKIDS SNELGFIVKQVSSQPDNSFWIGLSRPQTEVPW LWEDGSTFSSNLFQIRTTATQENPSPNCVWIH VSVIYDQLCSVPSYSICEKKFSM Iets heel anders…..experimental design voor Organische chemie Aanbrengen van een Palladium-atoom in Cal B voor verder onderzoek Waar? click reaction N3 N N N H (AHA)CalB CalB + BH3 P Pd P 4 mutanten om uit te proberen: • V221 • V149 • L147 • L219 Voorbeeld: Suggestie voor mutanten die de Alcam-dimeer verstoren Afdeling: Biomoleculaire Chemie Translational science: van lab naar PC en weer terug…. MAEKGDCIASVYGYDLGGRFVDFQ PLGFGVNGLVLSAVDSRACRKVAV KKIALSDARSMKHALREIKIIRRL DHDNIVKVYEVLGPKGTDLQGELF KFSVAYIVQEYMETDLARLLEQGT LAEEHAKLFMYQLLRGLKYIHSAN VLHRDLPANIFISTEDLVLKIGDF GLARIVDQHYSHKGYLSEGLVTKW YRSPRLLLSPNNYTKAIDMWAAGC ILAEMLTGRMLFAGAHELEQMQLL ETIPVIREEDKDELLRVMPSFVSS TWEVKRPLRKLLPEVN Lab Translation ? Bioinformatics ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM ATOM 1 N GLN A 117 -42.882 10.838 12. 2 CA GLN A 117 -42.770 10.783 10 3 C GLN A 117 -41.435 11.371 10. 4 O GLN A 117 -41.264 12.582 10. 5 CB GLN A 117 -43.966 11.532 10 6 CG GLN A 117 -45.344 10.768 10 7 CD GLN A 117 -45.254 9.261 9.6 8 OE1 GLN A 117 -44.260 8.554 9. 9 NE2 GLN A 117 -46.304 8.778 8. 10 N SER A 118 -40.488 10.545 9. 11 CA SER A 118 -39.144 11.089 9 12 C SER A 118 -38.389 10.616 8. 13 O SER A 118 -38.692 9.566 7.7 14 CB SER A 118 -38.317 10.815 1 15 OG SER A 118 -38.273 9.437 10 16 N CYS A 119 -37.428 11.398 7. 17 CA CYS A 119 -36.748 11.070 6 18 C CYS A 119 -35.339 10.829 6. Zonder structuur toch een antwoord… -Verstoring helix interacties in membraan -Verstoring verankering in membraan •Transmembraan voorspelling E R L Q Zonder structuur toch een antwoord… L naar P in helix •Secondaire structuur voorspelling Zonder structuur toch een antwoord… •Gebruik helical wheel: A->S •Patronen zoeken: G-X-G(A)-X-X-G = ATP binding motif •Algemene kennis: PX, GX etc. Conclusie •Simpele weergave van eiwitten kan, maar voor meer details is echt een 3D-structuur nodig •3D-structuren haal je uit de PDB of maak je jezelf met Homology Modeling •Met een structuur kun je de realiteit verklaren maar ook nieuwe voorspellingen doen en experimenten opzetten •Zelfs zonder structuur is er soms nog wel iets te zeggen over mutanten door andere servers en algemen kennis te gebruiken •In veel verschillende onderzoeksgebieden kunnen structuren een uitkomst bieden, overal kom je eiwitten tegen….
