بیوانفورماتیک ساختاری
بیوانفورماتیک ساختاری شاخه‌ای از بیوانفورماتیک است که به آنالیز و پیش‌بینی ساختار سه بعدی درشت‌مولکول‌های زیستی مانند پروتئین‌، RNA و DNA مربوط است و با کلیاتی در مورد ساختار سه‌بعدی درشت‌مولکول‌ها مانند مقایسه چین‌های کلی و موتیف‌های محلی، اصول تاشدگی مولکولی، تکامل، کنش‌های اتصالی، و روابط ساختاری/عملکردی سر و کار دارد، که هم از طریق ساختارهایی که به صورت تجربی حاصل شده و هم با مدل‌های محاسباتی انجام می‌شود. اصطلاح ساختاری همان معنای موجود در در زیست‌شناسی ساختاری را دارد و بیوانفورماتیک ساختاری را می‌توان به عنوان بخشی از زیست‌شناسی ساختاری محاسباتی تلقی کرد. هدف اصلی بیوانفورماتیک ساختاری ابداع روش‌های جدید برای پردازش داده‌های درشت‌مولکول‌های زیستی به قصد حل کردن مسائل موجود در زیست‌شناسی و تولید دانش جدید است.
ساختار پروتئین، ارتباط مستقیمی با کارکرد آن دارد. حضور برخی گروه‌های شیمیایی در مکان‌های مشخص، به پروتئین‌ها این اجازه را می‌دهد تا به عنوان آنزیم فعالیت کنند و چند واکنش شیمیایی را فروکافت کنند. به طور کلی، ساختار پروتئین‌ها به۴ مرحله تقسیم می‌شود: اولیه (توالی)، ثانویه (ترکیب محلی زنجیره‌های پلی‌پپتیدی)، سومین (ساختار سه‌بعدی چین‌خوردگی پروتئین)، و چهارمین (ارتباط چند ساختار پلی‌پپتیدی). بیوانفورماتیک ساختاری عمدتاً کنش‌های بین ساختارها را با توجه به مختصات فضایی آن‌ها مورد بررسی قرار می‌دهد. بدین ترتیب، ساختار اولیه در شاخه‌های سنتی بیوانفورماتیک بهتر بررسی می‌شوند. با این حال، توالی محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند که اجازهٔ تشکیل ترکیب‌های محلی پایستهٔ زنجیرهٔ پلی‌پپتیدی، مانند مارپیچ آلفا، صفحهٔ بتا، و حلقهط را می‌دهد (ساختار ثانویه). همچنین کنش‌های ضعیف (مانند پیوند هیدروژنی)، چین‌های پروتئین را پایدار می‌کنند. کنش‌ها ممکن است درون‌زنجیری (بین قسمت‌های یک تک‌پار پروتئینی) (ساختار سومین) یا بین‌زنجیری (بین تک‌پارهای مختلف) (ساختار چهارمین) رخ دهند.
ساختار اتمی مولکول‌ها را می‌توان با چند روش، همچون بلورنگاری پرتوی ایکس، طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای، و ریزبینی سه‌بعدی الکترونی، به دست آورد. با این حال، این روش‌ها ممکن است بسیار هزینه‌بر باشند، و در مواردی، مثلاً پروتئین پوسته‌ای، به سختی می‌توانند به کار گرفته‌شوند. از این رو ضروری است تا رویکردهایی محاسباتی برای تعیین ساختار سه‌بعدی درشت‌مولکول‌ها اتخاذ شود. روش‌های پیش‌بینی ساختار به روش‌های قیاسی و مدل‌سازی de novo دسته‌بندی می‌شوند.
پهلوگیری مولکولی (یا به اختصار پهلوگیری) روشی است برای پیش‌بینی مختصات جهت‌گیری یک مولکول (لیگاند) زمانی که به مولکول دیگری می‌پیوندد (پذیرنده یا هدف). پهلوگیری مولکولی قصد دارد وضع‌های ممکن (حالات اتصال) لیگاند، زمانی که با نواحی خواصی (که به طور کلی در یک مستطیل محصور هستند) از پذیرنده کنش دارد را پیش‌بینی کند. ابزارهای پهلوگیری می‌توانند از میدان‌های نیرو برای تخمین امتیاز هنگام رتبه‌بندی وضع‌هایی که تمایل به کنش‌های بهتری دارند استفاده کنند.
به طور کلی، پروتکل‌های پهلوگیری برای پیش‌بینی کنش‌های بین مولکول‌های کوچک و پروتئين‌ها استفاده می‌شوند. با این حال، پهلوگیری را می‌توان برای تشخیص ارتباطات و حالات اتصال بین پروتئین‌ها، پپتید‌ها، مولکول‌های DNA یا RNA، کربوهیدرات‌ها، و دیگر درشت‌مولکول‌ها استفاده کرد.
دینامیک مولکولی روشی محاسباتی برای شبیه‌سازی کنش‌های بین مولکول‌ها و اتم‌هایشان طی مدت زمان داده‌شده است. این روش اجازهٔ مشاهدهٔ رفتار مولکول‌ها و کنش‌های آن‌ها با در نظر گرفتن کل سیستم را می‌دهد. برای محاسبهٔ رفتار سیستم، و نتجیتاً مشخص کردن مسیرها، می‌توان از معادلات حرکت نیوتن علاوه بر روش‌های مکانیک مولکولی برای تخمین نیروهای بین ذرات استفاده کرد. علاوه بر بانک دادهٔ پروتئین، چند پایگاه دادهٔ ساختار پروتئين و درشت‌مولکول‌های دیگر وجود دارد. به عنوان مثال:رویکردهای انفورماتیک مورد استفاده در بیوانفورماتیک ساختاری عبارتند از: