معلوماتية حيوية هيكلية

معلوماتية حيوية هيكلية
المعلوماتية الحيوية الهيكلية (التركيبية) هي فرع المعلوماتية الحيوية الذي يعنى بتحليل وتوقع التركيب ثلاثيّ الأبعاد للجزيئات الكبيرة الحيوية مثل: البروتينات، ال ار ان ايه وال دي ان ايه.
تتعامل مع تعميمات حول الشكل ثلاثي الأبعاد للجزيئات الكبيرة مثل مقارنة إجمالي الطيات والأنماط المحلية، مبادئ حدوث الطيات، التطور، تفاعلات تكوين الروابط، وعلاقات التركيب\الوظيفة، معتمدة على التراكيب التي تم الكشف عنها تجريبياً وعلى النماذج الحاسوبية.
مصطلح «هيكلية» له نفس دلالة المصطلح في «العلوم الحيوية الهيكلية (التركيبية)», ويمكن اعتبار المعلوماتية الحيوية الهيكلية كجزء من العلوم الحيوية الهيكلية المحوسبة.
أهميتها
تمر البروتينات بأربع مراحل بدئاً بتسلسل الأحماض الأمينية (المحددة من قبل الجينات) وانتهاءً بالشكل ثلاثي الأبعاد للبروتين. إن وظيفة البروتين تتحدد بشكل كبير من خلال شكله، لهذا فإن أي خطأ في التفاف وطي سلسلة الأحماض الأمينية سينتج عنه تغيير في الشكل النهائي وبالتالي لن يؤدي وظيفته كما هو مطلوب.
للأسف، هناك استنزاف كبير للوقت وتكلفة عالية لمعرفة أشكال البروتينات مخبرياً عن طريق تقنيات مثل دراسة البلورات بالأشعة السينية والرنين المغناطيسي النووي.
كنتيجة لهذا، أصبحت البروتينات معروفة التسلسل الحمضي الأميني أكثر بكثير من البروتينات معروفة الشكل، فكان الحل هو إيجاد طريقة آلية أو محوسبة تستطيع التنبؤ بشكل البروتين بسرعة عن طريق معرفة تسلسل الأحماض الأمينية.
التطبيقات الطبية الحيوية
تمت تجارب لتطبيق المعلوماتية الحيوية الهيكلية على بعض البروتينات الهامة لمعرفة أشكالها ثلاثية الأبعاد، مساعدة بذلك على اكتشاف آليات عملها ومحفزة لاكتشافات في الصناعات الدوائية.
المراجع
كتب
Bourne, P.E., and Gu, J. (2009) Structural Bioinformatics (2nd edition), John Wiley & Sons, New York, ISBN 978-0-470-18105-8
Bourne, P.E., and Weissig, H. (2003) Structural Bioinformatics, Wiley ISBN 0-471-20199-5
Leach, Andrew (2001) Molecular Modelling: Principles and Applications (2nd edition), Prentice Hall, ISBN 978-0-582-38210-7
Peitsch, M.C., and Schwede, T. (2008) Computational Structural Biology: Methods and Applications World Scientific, ISBN 978-9812778772
منشورات هولمارك
https://www.researchgate.net/profile/Kuo-Chen_Chou/publication/8429509_Structural_Bioinformatics_and_its_Impact_to_Biomedical_Science/links/0deec53cd0c4bc6cfe000000/Structural-Bioinformatics-and-its-Impact-to-Biomedical-Science.pdf
روابط خارجية
قواعد بيانات
MMDB
Protein Data Bank (PDB)
Nucleic acid Data Base (NDB)
Structural Classification of Proteins (SCOP)
TOPOFIT-DB
Electron Density Server (EDS)
CASP Prediction Center
PISCES server for creating non-redundant lists of proteins
The Structural Biology Knowledgebase
ProtCID: The Protein Common Interface Database
برمجيات
SBL The Structural Bioinformatics Library: end-user applications and advanced algorithms
BALLView molecular modeling and visualization
FRIEND visualization and analysis
STING visualization and analysis
PyMOL viewer and modeling
VMD viewer, molecular dynamics
KiNG, an برمجيات مفتوحة المصدر Java kinemage viewer
MolMol viewer, NMR
SPDBV DeepView viewer
STRIDE determination of secondary structure from coordinates
MolProbity structure-validation web server
PROCHECK, a structure-validation خدمة ويب
CheShift, a protein structure-validation on-line application
MolTalk, structural bioinformatics software
Jmol, a molecular viewer Java applet with rasmol-like scripting capabilities and Javascript interaction
PROPKA, rapid prediction of protein pKa values based on empirical structure/function relationships
CARA – Computer Aided Resonance Assignment
Docking Server, a molecular docking web server
StarBiochem, a java protein viewer, features direct search of protein databank
Biskit, a python platform for structural bioinformatics
SPADE the structural proteomics application development environment
UGENE, an مصدر مفتوح متعدد المنصات viewer for بنك بيانات البروتينات and MMDB files
PocketSuite, a web portal for various web-servers for binding site level analysis
MSL, an open-source C++ molecular modeling software library for the implementation of structural analysis, prediction and design methods
PSSpred – Protein secondary structure prediction