Введение к работе
Актуальность темы. Оункшюнирозанио биологических молекул существонн№Гооразо;Т'"БРиЛ!сит от их пространственной структуры. С появлением машиивдіі графики еозмо;:зюстн применения компьютеров в области иаа^'ідояаинл структур:? и Функционирования белковых макромолекул налупили ноеоо развитие. Развитие интерактивной маїпшиой график'.', ггр-эдаставляэдоя пользователю возможность кнгзроктшшо управлять изображенном, его формой, размерами цветом Позволило использовать ео но только в целях иллюстрации, но и для активной рзботы по еоздаш-га и анализу моделей молекул с использованием графических терминалов. В последнее время отмечается особенный интерес к разработке методов, использующих интерактивную нашийную графику и вычислительную геометрию для представления структурной информации о биополимерах и для изучения на этой основе мекмолекулярных взаимодействий. Современные зарубежные лаборатории разрабатывают и используют мощные графические системы, требующие специализированных аппаратных средств, высокопроизводительных дисплеев с совершенной архитектурой и соответствующих программных комплексов. В нашей стране не имеется таких средств. Поэтому особенно актуальным является разработка собственных программных средств на основе мини-компьютеров и персональных компьютеров, что требует совсем иного подхода и разработки специальных алгоритмов и программного обеспечения.
Цель работы - разработка некоторых методов машинной графики для определения и исследования пространственных структур белков применительно к малым лабораторным графическим системам. В качестве одного из таких методов разработан способ построения трехмерной модели молекулы белка по распределению электронной плотности в кристалле, полученному из экспериментальных данных.. Второй метод предлагает новый подход для исследования поверхности молекулы белка.
Научная новизна работы. В результате проведенной работы разработаны а.пі'оритш й создано программное обеспечение для построения полной пространственной структуры молекулы белка в виде атомной модели на основе трехмерного распределения
электронно? плотности, полученной методом рентгекоструктурного анализа. Программный комплекс ISOCUB обеспечивает полное построение модели молекулы, включая основную полппептпдную цепь и атомы боковых цепей.
Разработана и предложена методика анализа свойств поверхности глобулярних белков с использованием карг молекулярной поверхности. Оригинальность подхода к анализу рельефа состоит в том, что используются карти молекулярной поверхности нескольких специальных типов, построенных по коордашатам неводородных атомов атомно- шаровой модели молекулы белка. Визуальный анализ карт позволяет легко выявлять особенности поверхности и идентифицировать лкбую часть поверхности при высокой разрешающей способности. В качестве примера этой методики проведено исследование свойств
поверхности для белка 7-кристаллин II с использованием
о координат атомов по данным высокого разрешения, 1.6 А.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработаніше м^ода~ ітозводяІеТ-проводить интерпретацию карт электронной плотности, без чего штоймо:;аю построить и уточнить структуру молекулы белка. Использование» комплекса программ isocub позволило провести построение пространственной структуры .молекул ряда белков. Разработка методики построения карт поверхности глобулярных белков предлагает новый подход в исследовании молекулярной поверхности. Созданное программной обеспечение может быть использовано для построения и исследования пространственных структур других белков.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на iv—Вйсоюзной конференции по проблемам машинной графики в 1537 г.(Протвино), на VII Всесоюзном симпозиуме по химии белков и пептидов (Таллин, 1937 г.), на XT г. Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989г.).
Публикации. Но теме диссертации опубликовано 5 робот. СгшсоГГгТуТшїїсаціПі приведен в конце автореферата.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка-" литературы. Она изложена на 3? страницах, содержит 17 рисунков и 3 таблицы.