المعلوماتية الحيوية الهيكلية (التركيبية) هي فرع المعلوماتية الحيوية الذي يعنى بتحليل و توقع التركيب ثلاثيّ الأبعاد للجزيئات الكبيرة الحيوية مثل : البروتينات ، ال ار ان ايه و ال دي ان ايه.
تتعامل مع تعميمات حول الشكل ثلاثي الأبعاد للجزيئات الكبيرة مثل مقارنة إجمالي الطيات و الأنماط المحلية , مبادئ حدوث الطيات , التطور , تفاعلات تكوين الروابط , و علاقات التركيب\الوظيفة , معتمدة على التراكيب التي تم الكشف عنها تجريبياً و على النماذج الحاسوبية.
مصطلح "هيكلية" له نفس دلالة المصطلح في "العلوم الحيوية الهيكلية (التركيبية)" , و يمكن اعتبار المعلوماتية الحيوية الهيكلية كجزء من العلوم الحيوية الهيكلية المحوسبة.
أهميتها
تمر البروتينات بأربع مراحل بدئاً بتسلسل الأحماض الأمينية (المحددة من قبل الجينات) و انتهاءً بالشكل ثلاثي الأبعاد للبروتين. إن وظيفة البروتين تتحدد بشكل كبير من خلال شكله ، لهذا فإن أي خطأ في التفاف و طي سلسلة الأحماض الأمينية سينتج عنه تغيير في الشكل النهائي و بالتالي لن يؤدي وظيفته كما هو مطلوب.
للأسف ، هناك استنزاف كبير للوقت و تكلفة عالية لمعرفة أشكال البروتينات مخبرياً عن طريق تقنيات مثل دراسة البلورات بالأشعة السينية و الرنين المغناطيسي النووي .
كنتيجة لهذا ، أصبحت البروتينات معروفة التسلسل الحمضي الأميني أكثر بكثير من البروتينات معروفة الشكل ، فكان الحل هو إيجاد طريقة آلية أو محوسبة تستطيع التنبؤ بشكل البروتين بسرعة عن طريق معرفة تسلسل الأحماض الأمينية.
التطبيقات الطبية الحيوية
تمت تجارب لتطبيق المعلوماتية الحيوية الهيكلية على بعض البروتينات الهامة لمعرفة أشكالها ثلاثية الأبعاد ، مساعدة بذلك على اكتشاف آليات عملها و محفزة لاكتشافات في الصناعات الدوائية.
المراجع
كتب
- Bourne, P.E., and Gu, J. (2009) Structural Bioinformatics (2nd edition), John Wiley & Sons, New York,
- Bourne, P.E., and Weissig, H. (2003) Structural Bioinformatics, Wiley
- Leach, Andrew (2001) Molecular Modelling: Principles and Applications (2nd edition), Prentice Hall,
- Peitsch, M.C., and Schwede, T. (2008) Computational Structural Biology: Methods and Applications World Scientific,
منشورات هولمارك
- Leontis NB, Westhof E (2001). "Geometric nomenclature and classification of RNA base pairs". RNA. 7 (4): 499–512. doi:10.1017/S1355838201002515. PMC . PMID 11345429.
- Richardson JS (1981). "The anatomy and taxonomy of protein structure". Adv Protein Chem. 34: 167–339. doi:10.1016/S0065-3233(08)60520-3. . PMID 7020376. مؤرشف من الأصل في 06 يونيو 2019.
- Ramachandran GN, Sasisekharan V (1968). "Conformation of polypeptides and proteins". Adv Protein Chem. 23: 283–438. doi:10.1016/S0065-3233(08)60402-7. . PMID 4882249.
- Ramachandran GN, Ramakrishnan C, Sasisekharan V (1963). "Stereochemistry of polypeptide chain configurations". J Mol Biol. 7: 95–9. doi:10.1016/S0022-2836(63)80023-6. PMID 13990617.
روابط خارجية
قواعد بيانات
- MMDB
- Protein Data Bank (PDB)
- Nucleic acid Data Base (NDB)
- Structural Classification of Proteins (SCOP)
- TOPOFIT-DB
- Electron Density Server (EDS)
- CASP Prediction Center
- PISCES server for creating non-redundant lists of proteins
- The Structural Biology Knowledgebase
- ProtCID: The Protein Common Interface Database
برمجيات
- SBL The Structural Bioinformatics Library: end-user applications and advanced algorithms
- BALLView molecular modeling and visualization
- FRIEND visualization and analysis
- STING visualization and analysis
- PyMOL viewer and modeling
- VMD viewer, molecular dynamics
- KiNG, an برمجيات مفتوحة المصدر Java kinemage viewer
- MolMol viewer, NMR
- SPDBV DeepView viewer
- STRIDE determination of secondary structure from coordinates
- MolProbity structure-validation web server
- PROCHECK, a structure-validation خدمة ويب
- CheShift, a protein structure-validation on-line application
- MolTalk, structural bioinformatics software
- Jmol, a molecular viewer Java applet with rasmol-like scripting capabilities and Javascript interaction
- PROPKA, rapid prediction of protein pKa values based on empirical structure/function relationships
- CARA – Computer Aided Resonance Assignment
- Docking Server, a molecular docking web server
- StarBiochem, a java protein viewer, features direct search of protein databank
- Biskit, a python platform for structural bioinformatics
- SPADE the structural proteomics application development environment
- UGENE, an مصدر مفتوح متعدد المنصات viewer for بنك بيانات البروتينات and MMDB files
- PocketSuite, a web portal for various web-servers for binding site level analysis
- MSL, an open-source C++ molecular modeling software library for the implementation of structural analysis, prediction and design methods
- PSSpred – Protein secondary structure prediction