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

• Leontis NB، Westhof E (2001). "Geometric nomenclature and classification of RNA base pairs". RNA. ج. 7 ع. 4: 499–512. DOI:10.1017/S1355838201002515. PMC:1370104. PMID:11345429.
• Richardson JS (1981). "The anatomy and taxonomy of protein structure". Adv Protein Chem. Advances in Protein Chemistry. ج. 34: 167–339. DOI:10.1016/S0065-3233(08)60520-3. ISBN:978-0-12-034234-1. PMID:7020376. مؤرشف من الأصل في 2019-06-06.
• Ramachandran GN، Sasisekharan V (1968). "Conformation of polypeptides and proteins". Adv Protein Chem. Advances in Protein Chemistry. ج. 23: 283–438. DOI:10.1016/S0065-3233(08)60402-7. ISBN:978-0-12-034223-5. PMID:4882249.
• Ramachandran GN، Ramakrishnan C، Sasisekharan V (1963). "Stereochemistry of polypeptide chain configurations". J Mol Biol. ج. 7: 95–9. DOI:10.1016/S0022-2836(63)80023-6. PMID:13990617.

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