Výběr proteinových fragmentů s minimálním počtem přerušení vazeb

Bc. Adam Midlik

Bakalářská práce

Selection of protein fragments using minimal bond breaking

Anotace:

Aplikace výpočetní chemie na velké molekuly, jako jsou například proteiny, často vyžaduje množství výpočetních prostředků a času. Místo celých molekul lze použít jejich menší fragmenty, avšak jen za podmínky, že počet vazeb přerušených výběrem fragmentů je minimální. Cílem této práce bylo navrhnout a implementovat algoritmus pro výběr těchto fragmentů. Pro dosažení tohoto cíle jsem nejdřív nastudoval základní koncepty spojené se strukturou proteinů a reprezentací molekul v počítači. Poté jsem navrhnul algoritmus pro výběr fragmentů s minimálním počtem přerušení vazeb a implementoval tento algoritmus v jazyce C#. Vytvořený program jsem testoval na sadě 16 proteinů různých typů a velikostí. Zjistil jsem, že program je schopen vybírat proteinové fragmenty zadané velikosti a výrazně snižuje počet přerušených vazeb. V této práci jsou probírány také výsledky poskytnuté programem včetně ilustrativních výstupů a porovnání výsledků pro různé hodnoty parametrů.

Abstract:

Applying computational chemistry to large-scale molecules, such as proteins, often requires a lot of time and computational resources. Smaller fragments can be used instead of the whole molecules, as long as the number of bonds broken by the fragment selection is kept minimal. The goal of this thesis was to propose and implement an algorithm for the selection of these fragments. To achieve this goal, I began with a literature search to understand the basic concepts of the protein structure and the computer representation of molecules. Then I proposed an algorithm for the selection of protein fragments with the minimal number of broken bonds and implemented it in language C#. I tested the created program using a set of 16 proteins of different types and sizes. It was shown that the program is capable of selecting fragments of specified size and decreasing the number of broken bonds significantly. The results provided by the program are discussed in this work, including illustrative outputs and a comparison of the results obtained for different values of the parameters.

Keywords

protein, proteinový fragment, přerušení vazeb, výpočetní chemie, chemoinformatika, Protein Data Bank, protein fragment, bond breaking, computational chemistry, chemoinformatics

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 5. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2014
• Vedoucí: doc. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Tomáš Raček

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Aplikovaná informatika