Dokument: Protein Structure Refinement with Adaptable Restraints

Titel:	Protein Structure Refinement with Adaptable Restraints
Weiterer Titel:	Proteinstrukturverfeinerung mit adaptierbaren Restraints
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26126
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130708-114624-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wildberg, Andre [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 18,66 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 25.06.2013 / geändert 25.06.2013
Beitragende:	Jun.-Prof. Dr. Schröder, Gunnar [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter]
Stichwörter:	Protein Structure Refinement SWARM ADPt Molecular Dynamics MD Simulation Simulations Monte Carlo MC Restraint
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Proteins and especially their structures play an essential role in computational structural biology. With accurate characterizations of proteins, processes like drug design and docking simulations can achieve high resolution results. Protein structures can be derived experimentally and computationally. Structures solved experimentally with X-ray crystallography are among the most detailed descriptions of proteins we can generate today. But since this is a complex process involving a lot of labor and time, structures are also solved computationally with empirical data. Here, the most successful method is homology modeling. Models produced with this method, though often very accurate, can carry severe structural errors. We focus on correcting these errors in a reliable, stable way, by refining the spacial arrangement of atoms. The more detailed a model built with homology modeling methods actually is, the more the task of refining means to hold the correctly placed atoms and carefully introduce corrections just where needed. While starting models deviate more and more, confident refinement means allowing enough freedom to move atoms but still holding a substantial part of the protein in place. Successful refinement approaches solve the task of knowing when to just hold an accurate model and when to move atoms more substantially automatically. We achieve exactly that - holding the overall shape of a protein and still allowing needed movement of atoms - by introducing a novel deformable elastic network (DEN) inspired adaptive deformable position restraint (ADPt), either internally applied on a single copy approach or by introducing the use of coupled evolutionary related sequence data. Proteine und vor allem ihre Strukturen spielen eine wesentliche Rolle in der computergestützten Strukturbiologie. Mit genauen Beschreibungen von Proteinen können Prozesse wie Drug Design und Docking Simulationen eine hohe Auflösung erreichen. Proteinstrukturen können experimentell oder, mit Hilfe von Computermodellen, empirisch abgeleitet werden. Strukturen, die experimentell mit Röntgenkristallographie erstellt wurden gehören zu den detailliertesten Beschreibungen von Proteinen, die heutzutage erzeugt werden können. Da dies aber ein komplexer Prozess ist, der generell viel Arbeit und Zeit benötigt, werden Strukturen auch empirisch gelöst, wobei hierbei die erfolgreichste Methode die Homologiemodellierung ist. Modelle, die mit dieser Methode erstellt wurden sind normalerweise sehr akkurat, können aber auch schwere strukturelle Fehler tragen. Wir konzentrieren uns auf die Korrektur dieser Fehler, bei der wir eine Verfeinerung der räumlichen Anordnung der Atome durchführen. Je detaillierter ein Modell ist, desto mehr bedeutet Verfeinerung, die richtig platzierten Atome zu halten und Korrekturen nur dort einzubringen, wo sie wirklich nötig sind. Weichen die Startmodelle mehr und mehr ab, bedeutet zuverlässige Verfeinerung, den Atomen genug Optimierungsfreiheiten zu lassen, die Gesamtstruktur im Wesentlichen aber immer noch an Ort und Stelle zu halten. Erfolgreiche Verfeinerungsansätze lösen die Aufgabe, zu wissen, wann das Protein grösstenteils nur gehalten werden muss und wann mehr Bewegungsfreiheit zugelassen werden darf, automatisch. Wir erreichen genau das - Halten der allgemeinen Form eines Proteins und gleichzeitig Zulassen von Bewegungen der Atome, die verbessert werden müssen - durch die Einführung eines neuartigen, vom elastischen verformbaren Netzwerk (DEN - deformable elastic network) inspirierten adaptiven verformbaren Positionsrestraints (ADPt - adaptive deformable position restraints), entweder intern angewendet auf eine einzelne Proteinkopie oder durch Verwendung von gekoppelten, evolutionär verwandten Sequenzdaten.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	08.07.2013
Dateien geändert am:	08.07.2013
Promotionsantrag am:	05.04.2013
Datum der Promotion:	13.05.2013