Программа для парного структурного выравнивания третичных структур белков (ТСБ / TSP)

Патентообладатель: ФГБНУ «ФИЦ ИЦиГ СО РАН»

Авторы:

Иванисенко В.А., Иванисенко Т.В., Иванисенко Н.В.

Краткая характеристика:

Разработанная программа предназначена для парного структурного выравнивания третичных структур двух белков по координатам атомов и рассчитываемых в их структуре элементам вторичной структуры. Выравнивание осуществляется с помощью трех основных шагов: идентификация и разметка элементов вторичной структуры на основе анализа координат атомов, первичное парное выравнивание последовательностей элементов вторичной структуры двух анализируемых структур белков с помощью методов динамического программирования и финишное выравнивание третичных структур на основе координат атомов.

Области возможного использования:

Программа может быть использована для решения фундаментальных задач биологии, а также прикладных задач биомедицины и биотехнологии.

Степень готовности разработки к практическому применению:

Программа готова к практическому применению.

Возможный технический и (или) экономический эффект

Основной экономический эффект от внедрения разработанной программы заключается в автоматизации процесса решения задач оценки структурного сходства белков, что является одной из стадий при интерпретации экспериментальных геномных и протеомных данных, разработки новых лекарств, разработки новых биотехнологических решений в бытовой химии и т.д.

Сравнительные характеристики с известными разработками

В качестве примеров систем, обладающих частичной схожестью функционала с разработанной программой, можно привести программы CE (https://bioc.polytechnique.fr/biocomputing/papers/prot_struct_align.pdf), SAL (https://kiharalab.org/paper/15.pdf), Fr-TM-align (http://cssb.biology.gatech.edu/skolnick/files/FrTMalign/), MADOKA (http://madoka.denglab.org/). Программы CE, SAL появились на заре развития программ для структурного выравнивания белков. Они обладают высоким качеством выравнивания структур. Алгоритм, реализованный в данных программах, основан на использовании только координаты атомов, что требует большое время для выравнивания двух структур белков. Программа Fr-TM-align, кроме координат атомов, дополнительно использует информацию о вторичных структурах. Однако, основа алгоритма опирается на данные по координатам атомов. Программа MADOKA достигла наибольшей скорости выравнивания пространственных структур за счет разделения процесса выравнивания на два шага, грубое выравнивание по элементам вторичной структуры и последующее точное выравнивание по координатам атомов. Однако, как точность, так и время, затрачиваемое на выравнивание двух пространственных структур белков, остаются все еще недостаточно оптимальными для проведения массового скринга по большим базам данных пространственных структур белков. Программа «ТСБ» за счет специального алгоритма выравнивания по элементам вторичной структуры и последующего выравнивания по координатам атомов превышает характеристики качества выравнивания перечисленных выше программ.

Патентная защита разработки: Свидетельство о регистрации № 2021663894, зарегистрирована в Реестре ПрЭВМ 25.08.2021, дата поступления заявки: 17.08.2021.