Computation and analysis of tunnels in protein molecules based on Computational geometry

Mgr. Petr Beneš, Ph.D.

Rigorózní práce

Anotace:

Výpočet tunelů v molekulách proteinů hraje důležitou roli v oblasti analýzy proteinů a při hledání nových léků. Je důležité zabývat se celkovou analýzou tunelů spojujících konkrétní dutinu uvnitř molekuly proteinu s povrchem molekuly. Pro analýzu statických molekul proteinů existují různé techniky pro výpočet tunelů, některé jsou založeny na základních strukturách výpočetní geometrie -- Voroného diagramu a Delaunayově triangulaci. Nicméně proteiny jsou dynamické struktury, pozice jednotlivých atomů se mění v čase a tím se mění i tunely v molekulách -- dochází k jejich otevírání a zavírání. Analýza bude tedy pokrývat i vývoj tunelů v čase s určením stability jednotlivých tunelů. Cílem práce je navrhnout techniky výpočtu a analýzy tunelů, které pomohou chemikům analyzovat proteinové struktury a usuzovat o relevanci jednotlivých tunelů. Metody budou založeny na principech výpočetní geometrie a testovány na reálných proteinových strukturách.

Abstract:

Computation of tunnels in protein molecules is an important area in protein analysis. It is crucial to perform complex analysis of tunnels connecting the specified cavity inside the protein molecule with the surface of the molecule. Various techniques, mainly based on the Voronoi diagram and Delaunay triangulation, have been proposed to analyze tunnels in static molecules. However, protein molecules are dynamic structures and atoms change their positions in time and with this movement the tunnels also change -- widening and narrowing of tunnels can be observed. The analysis has to cover the behaviour and stability of certain tunnels. The aim of the thesis is to present new techniques for tunnel computation and tunnel analysis in order for chemists to be able to judge on tunnel relevance. The methods will be mainly targeted on large dynamic sequences of protein molecules and will be based on computational geometry principles and tests on real biochemical data will be included.

Keywords

protein molecule, tunnel, dynamic sequences, computational geometry

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 6. 2008

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 6. 2008

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Rigorózní řízení / obor:
Informatika / Informatika