PSNetAl: الگوریتمی جدید جهت ردیف بندی ساختاری چندتایی در پروتئین ها بر مبنای جور سازی گراف ها

با افزایش روزافزون تعداد ساختارهای اضافه شده به پایگاه های اطلاعاتی نظیر PDB، اهمیت مقایسه ی ساختاری پروتئین ها به منظور بررسی روابط تکاملی بین خانواده های مختلف، پیشگویی ساختار و عملکرد در پروتئین های تعیین ساختار نشده و نیز طبقه بندی ساختاری در پروتئین ها ضروری به نظر می رسد. برنامه های همردیفی ساختاری در پروتئین ها به دلیل حجم بالای محاسبات در مقایسه با روش های متداول ردیف بندی توالی ها کندتر هستند و جواب های تخمینی را ارائه می کنند. از اینرو، طراحی الگوریتم های جدید در این زمینه یک مسئله ی باز محسوب می شود. هدف از این تحقیق، ارائه ی الگوریتمی جدید بر مبنای منطبق سازی گراف ها جهت انجام ردیف بندی های ساختاری چندتایی در پروتئین ها با استفاده ازبرنامه ی NetAl است. ورودی برنامه ی PSNetAl فایل های ساختاری پروتئین به فرمت PDB است. برای تمامی فایل های ساختارهای پروتئین، گراف های غیرجهت دار و مبتنی بر فاصله ساخته می شود و با استفاده از الگوریتمی پیشرونده، همردیفی چندتایی شبکه ها انجام می شود. بزرگترین زیرگراف مشترک حاصل از همردیفی های چندتایی در انتهای برنامه شامل راس های مشترک میان تمامی ساختارهای ورودی است. چنانچه میان ساختارهای ورودی شباهت های ساختاری و تکاملی وجود داشته باشد، انتظار می رود که موتیف های ساختاری مشترک با انجام همردیفی چندتایی شبکه ها در بزرگترین زیرگراف مشترک قابل مشاهده باشند. به منظور بررسی عملکرد برنامه، مجموعه داده ای شامل ۷۶ خانواده ی پروتئینی با متوسط یکسانی بیش از ۵۰% و حداقل دارای سه عضو از پایگاه داده ی HOMSTRAD استخراج شد. نتایج حاصل از این خانواده ها نشان می دهد که همردیفی های ساختاری بدرستی انجام شده است و در نتیجه ی آن در ۶۷ خانواده از مجموع ۷۶ خانواده بیش از ۹۰% موتیف های ساختاری در بزرگترین زیرگراف مشترک دیده می شود.

کلیدواژه ها:

Structural Alignment ، Protein Structural Networks ، Structural Motifs ، Largest Common Subgraph ، Undirected Distance-based Graphs ، همردیفی ساختاری ، شبکه های ساختاری پروتئین ، موتیف های ساختاری ، بزرگترین زیرگراف مشترک ، گراف های غیرجهت دار و مبتنی بر فاصله