Mô hình hóa cấu trúc protein của gen và hệ gen

Phương pháp so sánh mô hình (Comparative modelling) là một phương pháp dự đoán cấu trúc ba chiều của một chuỗi amino acid (protein) dựa vào sự liên kết của nó với một hoặc một vài cấu trúc protein đã sẵn có.Quá trình dự đoán bao gồm xác định dạng cấu trúc (fold assignment), căn chỉnh với mẫu, xây dựng mô hình và đánh giá mô hình.

Ngày nay, số lượng của các chuỗi protein có thể được mô hình hóa và tính chính xác của các mô hình này ngày càng nâng cao là do số lượng đáng kể cấu trúc các protein đã được xác định qua thực nghiệm cũng như những cải tiến vượt bậc của các phần mềm mô hình hóa protein.Bên cạnh đó, những phần cần tiếp tục cải tiến hơn nữa đó là nhận dạng các vùng trình tự chuỗi và cấu trúc không tương đồng, sắp xếp trình tự với cấu trúc, xây dựng mô hình chuyển dịch các vùng cố định (rigid body shifts), các vùng bị biến dạng, dạng vòng trong cấu trúc và chuỗi bên của các amino acid, cũng như tầm soát sai sót trong mô hình. Mặc dù vậy, khoảng một phần ba số chuỗi protein hiện nay có thể mô hình hóa với các thành phần chính và quan trọng được thể hiện ở mức độ chính xác cao.

Phương pháp so sánh mô hình trong sinh học đã nhận được nhiều phản hồi tích cực và đang ngày càng lan rộng. Một thách thức quan trọng đối với phương pháp so sánh mô hình  đó là sự đồng bộ của nó với lượng dữ liệu khổng lồ từ các dự án giải mã hệ gen và các dự án về genomics. Đặc biệt, yêu cầu bức thiết hiện nay đó là làm sao phát triển được quy trình áp dụng phương pháp so sánh mô hình một cách tự động, nhanh chóng, mạnh mẽ, tinh nhạy, và chính xác áp dụng cho toàn bộ hệ gen.Việc mô hình hóa trên quy mô lớn như vậy, sẽ tạo ra vô vàn các mô hình protein mà ứng dụng của chúng sẽ cực kì đa dạng do chúng được tạo ra với số lượng lớn, ở nhiều cấp độ của chi, bộ, họ loài hay như các liên kết chức năng của chúng.

Nguồn:

Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure

Vol. 29: 291-325 (Volume publication date June 2000)

DOI: 10.1146/annurev.biophys.29.1.291

Marc A. Martí-Renom Ashley C. Stuart András Fiser Roberto Sánchez Francisco Melo and Andrej Šali

Laboratories of Molecular Biophysics, Pels Family Center for Biochemistry and Structural Biology, Rockefeller University, 1230 York Ave, New York, NY 10021; e-mail: sali@rockefeller.edu