Vyhledávání vazebných míst atomů kovů v molekulách proteinů

Bc. Michal Měrka

Master's thesis

Searching for binding sites of metal atoms in proteins

Abstract:

Proteiny patří mezi nejdůležitější molekuly, vyskytující se v přírodě. Jsou to rozsáhlé molekuly, ale jen jejich malá část je se účastní chemické reakce. Tato část se nazývá aktivní místo. Proteiny se skládají převážně z prvků C, H , O, N, S. V aktivních místech proteinů se však často vyskytují atomy kovů, které se účastní chemické reakce. Při studiu struktury proteinů metodami jako jsou rentgenová krystalografie, NMR apod. jsme schopni získat strukturu proteinu, ale většinou bez atomů kovů, které nejsou vázány dostatečně silnými vazbami a proto se během analýzy uvolňují. Tato práce se zabývá vývojem sofwaru pro analýzu skupin atomů v okolí atomů kovů v metaloproteinech, jejich kategorizací a jejich lokalizací v proteinech. V rámci diplomové práce jsem vytvořil program Get Metaloproteins, který stáhne proteiny z internetu, po té programy Generate Vicinity Patterns Finder a Find Vicinity Patterns, které vyhledají kov v metaloproteinech a zaznamenají atomy v okolí tohoto kovu, program Sort Patterns, který nalezené skupiny rozdělí do tříd, a program Metal Finder, který hledá potenciální umístění kovu v proteinech.

Abstract:

Proteins are ones of the most important molecules which occur in nature. They are extensive molecules but only a small part of them takes part in the chemical reaction. This area is called active site. Proteins mainly consist of C, H, O, N, S elements, however metal elements which participate in the chemical reaction often occur the active sites of proteins. When we study proteins with help of methods like X-ray crystallography, NMR, we mostly receive the protein without metal atoms which are not bound strong enough and come loose during the analysis. The focus of the thesis was to develop software for analyzing groups of atoms in proximate vicinity of metal atoms in the metaloproteins, their categorization, and localization in common proteins. I created the program Get Metaloproteins, which downloads proteins from the Internet, then the programs Generate Vicinity Patterns Finder and Find Vicinity Patterns which search for metal in the metaloprotein and record the atoms in proximate vicinity of the metal, the program Sort Patterns which divides found groups of atoms into classes and finally the program Metal Finder which searches for potential binding sites of metal in the protein.

Keywords

Molecular graph, Protein DataBank, PDB, metaloproteins, molecules, similarity

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 29. 6. 2009
• Supervisor: doc. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martin Prokop, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Applied Informatics / Applied Informatics