I-TASSER

I-TASSER
	Protein yapısı ve fonksiyon tahmini için I-TASSER çözümü
Geliştirici(ler)	Yang Zhang Lab
Resmî sitesi	zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/

I-TASSER (Iterative Threading ASSEmbly Refinement) amino asit sekanslarından protein moleküllerinin üç boyutlu yapısını tahmin etmek için kullanılan bir biyoinformatik yöntemi.^[1] Katlama tanıma adı verilen bir teknikle Protein Veri Bankası'ndan yapı şablonlarını algılar. Kopya değiştirme Monte Carlo simülasyonları kullanılarak katlanma şablonlarından yapısal parçalar yeniden bir araya getirilerek tam uzunlukta yapı modelleri oluşturulur. I-TASSER, topluluk çapındaki CASP deneylerine göre en başarılı protein yapısı tahmin yöntemlerinden biridir.

I-TASSER, hedef proteinin yapısal modellerini protein fonksiyon veritabanlarındaki bilinen proteinlerle yapısal olarak eşleştirerek ligand bağlanma bölgesi, gen ontolojisi ve enzim komisyonu hakkında ek açıklamalar sağlayan yapı tabanlı protein fonksiyon tahminleri için genişletilmiştir.^[2]^[3] I-TASSER, Michigan Üniversitesi, Ann Arbor'daki Yang Zhang Laboratuvarı'nda yerleşik olarak bulunan bir çevrimiçi sunucuya sahiptir. Bu sunucu kullanıcıların diziler göndererek yapı ve işlev tahminleri elde etmelerine olanak tanımaktadır. Sunucu kullanmak yerine bağımsız bir I-TASSER paketi olan I-TASSER Suite I-TASSER web sitesinden indirilebilir.

CASP'daki sırası

CASP protein katlanması ve protein yapı tahmini alanındaki en iyi yapı tahmin yöntemlerini karşılaştırmak için toplum çapında bir deneydir. I-TASSER ('Zhang Sunucu' adı ile) CASP sıralamalarında en üstte yer almaktadır. CASP 1994 yılından bu yana iki yılda bir gerçekleşiyor.^[4]

CASP7 (2006) 'de numara 1^[5]
CASP8 (2008) 'de 1 numara: CASP8 resmi sıralaması (164 hedef)
CASP9 (2010) 'da 2 numara: CASP9 resmi sıralaması (147 hedef)
CASP10 (2012) 'da 1 numara: CASP10 resmi sıralaması (127 hedef)
CASP11 (2014) 'da 1 numara: CASP11 resmi sıralaması (126 hedef)
CASP12 (2016) 'da 1 numara: CASP12 resmi sıralaması (96 hedef)

Yöntem

I-TASSER, protein yapısı ve fonksiyon tahmini için şablon tabanlı bir yöntemdir.^[1] I-TASSER altı ardışık adımdan oluşan bir çalışma sistemine sahiptir:

1, PSSpred tarafından ikincil yapı tahmini
2, LOMETS tarafından şablon tespiti^[6]
3, kopya değişimi Monte Carlo simülasyonu kullanarak yapısal parçaların birleştirilmesi^[7]
4, SPICKER^[8] kullanarak yapı tuzakları kümeleme ile model seçimi
5, parça güdümlü moleküler dinamik simülasyonu (FG-MD)^[9] veya ModRefiner^[10] ile atom düzeyinde yapı inceltme
6, COACH tarafından yapı temelli biyoloji fonksiyonu ek açıklaması^[11]

Çevrimiçi Sunucu

I-TASSER sunucusu, kullanıcıların otomatik olarak protein yapısı ve fonksiyon tahminleri üretmesine olanak tanır.

Girdi
- Zorunlu:
  - 10 ila 1.500 arasında uzunluğa sahip amino asit sekansı
- İsteğe bağlı (kullanıcı, I-TASSER modellemesine yardımcı olmak için isteğe bağlı olarak kısıtlamalar ve şablonlar sağlayabilir):
  - Temas sınırlamaları
  - Mesafe haritaları
  - Özel şablonların dahil edilmesi
  - Özel şablonların hariç tutulması
  - İkincil yapılar
Çıktı
- Yapı tahmini:
  - İkincil yapı tahmini
  - Çözücü erişilebilirlik tahmini
  - LOMETS'den ilk 10 sonucun hizalaması
  - İlk 5 tam uzunlukta atom modeli (küme yoğunluğuna göre sıralanmıştır)
  - Yapısal olarak tahmin edilen modellere en yakın 10 PDB proteini
  - Öngörülen modellerin tahmini doğruluğu (tüm modellerin güven puanı, ilk model için tahmini TM puanı ve RMSD ve tüm modellerin aminoasit başına hatası dahil)
  - B faktörü tahmini
- İşlev tahmini:
  - Enzim Sınıflandırması (Enzyme Classification / EC) ve güven puanı
  - Gen Ontolojisi (Gene Ontology / GO) terimleri ve güven puanı
  - Ligand bağlanma bölgeleri ve güven puanı
  - Tahmin edilen ligand bağlanma bölgelerinin bir görüntüsü

I-TASSER Suite

I-TASSER Suite, Yang Zhang Lab tarafından protein yapısı tahmini ve iyileştirmesi ve yapıya dayalı protein işlevi ek açıklamaları için geliştirilmiş bağımsız bir bilgisayar programı paketidir.^[12] I-TASSER Lisansı aracılığıyla, araştırmacılar aşağıdaki bağımsız programlara erişebilir:

I-TASSER
COACH
COFACTOR
TM-SITE
S-SITE
LOMETS
MUSTER
SPICKER
HAAD
EDTSurf
ModRefiner
NW-align
PSSpred
Library

I-TASSER Suite'in nasıl indirilip kurulacağına ilişkin talimatlar README.txt adlı dosyada bulunabilir.

Kaynakça

^ ^a ^b Roy A, Kucukural A, Zhang Y (2010). "I-TASSER: a unified platform for automated protein structure and function prediction". Nature Protocols. 5 (4): 725–738. doi:10.1038/nprot.2010.5. PMC 2849174. PMID 20360767.
^ Roy A, Yang J, Zhang Y (2012). "COFACTOR: An accurate comparative algorithm for structure-based protein function annotation". Nucleic Acids Research. 40 (Web Server issue): W471–W477. doi:10.1093/nar/gks372. PMC 3394312. PMID 22570420.
^ Zhang C, Freddolino PL, Zhang Y (2017). "COFACTOR: improved protein function prediction by combining structure, sequence and protein-protein interaction information". Nucleic Acids Research. 45 (W1): W291–W299. doi:10.1093/nar/gkx366. PMC 5793808. PMID 28472402.
^ Moult, J; et al. (1995). "A large-scale experiment to assess protein structure prediction methods" 8 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (PDF). Proteins. 23 (3): ii–iv. doi:10.1002/prot.340230303. PMID 8710822.
^ Battey, JN; et al. (2007). "Automated server predictions in CASP7". Proteins. 69 (Suppl 8): 68–82. doi:10.1002/prot.21761. PMID 17894354.
^ Wu S, Zhang Y (2007). "LOMETS: A local meta-threading-server for protein structure prediction". Nucleic Acids Research. 35 (10): 3375–3382. doi:10.1093/nar/gkm251. PMC 1904280. PMID 17478507.
^ Swendsen RH, Wang JS (1986). "Replica Monte Carlo simulation of spin glasses". Physical Review Letters. 57 (21): 2607–2609. doi:10.1103/physrevlett.57.2607. PMID 10033814.
^ Zhang Y, Skolnick J (2004). "SPICKER: A Clustering Approach to Identify Near-Native Protein Folds". Journal of Computational Chemistry. 25 (6): 865–871. doi:10.1002/jcc.20011. PMID 15011258.
^ Zhang J, Liang Y, Zhang Y (2011). "Atomic-Level Protein Structure Refinement Using Fragment-Guided Molecular Dynamics Conformation Sampling". Structure. 19 (12): 1784–1795. doi:10.1016/j.str.2011.09.022. PMC 3240822. PMID 22153501.
^ Xu D, Zhang Y (2011). "Improving the Physical Realism and Structural Accuracy of Protein Models by a Two-step Atomic-level Energy Minimization". Biophysical Journal. 101 (10): 2525–2534. doi:10.1016/j.bpj.2011.10.024. PMC 3218324. PMID 22098752.
^ Yang J, Roy A, Zhang Y (2013). "Protein-ligand binding site recognition using complementary binding-specific substructure comparison and sequence profile alignment". Bioinformatics. 29 (20): 2588–2595. doi:10.1093/bioinformatics/btt447. PMC 3789548. PMID 23975762.
^ Yang J, Roy A, Zhang Y (2015). "The I-TASSER Suite: Protein structure and function prediction". Nature Methods. 12 (1): 7–8. doi:10.1038/nmeth.3213. PMC 4428668. PMID 25549265.

Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "RoyNat" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Cofactor" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Cofactor2" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Moult1995" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Battey2007" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Lomets" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "REMC" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Spicker" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Fgmd" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Modrefiner" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)
Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "Coach" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)

Kaynak hatası: <references> grubunda "" içinde tanımlanan "ITsuite" adlı <ref> etiketinin içeriği yok. (Bkz: Kaynak gösterme)

Dış bağlantılar

[RoyNat-1] Roy A, Kucukural A, Zhang Y (2010). "I-TASSER: a unified platform for automated protein structure and function prediction". Nature Protocols. 5 (4): 725–738. doi:10.1038/nprot.2010.5. PMC 2849174. PMID 20360767.

[Cofactor-2] Roy A, Yang J, Zhang Y (2012). "COFACTOR: An accurate comparative algorithm for structure-based protein function annotation". Nucleic Acids Research. 40 (Web Server issue): W471–W477. doi:10.1093/nar/gks372. PMC 3394312. PMID 22570420.

[Cofactor2-3] Zhang C, Freddolino PL, Zhang Y (2017). "COFACTOR: improved protein function prediction by combining structure, sequence and protein-protein interaction information". Nucleic Acids Research. 45 (W1): W291–W299. doi:10.1093/nar/gkx366. PMC 5793808. PMID 28472402.

[Moult1995-4] Moult, J; et al. (1995). "A large-scale experiment to assess protein structure prediction methods" 8 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (PDF). Proteins. 23 (3): ii–iv. doi:10.1002/prot.340230303. PMID 8710822.

[Battey2007-5] Battey, JN; et al. (2007). "Automated server predictions in CASP7". Proteins. 69 (Suppl 8): 68–82. doi:10.1002/prot.21761. PMID 17894354.

[Lomets-6] Wu S, Zhang Y (2007). "LOMETS: A local meta-threading-server for protein structure prediction". Nucleic Acids Research. 35 (10): 3375–3382. doi:10.1093/nar/gkm251. PMC 1904280. PMID 17478507.

[REMC-7] Swendsen RH, Wang JS (1986). "Replica Monte Carlo simulation of spin glasses". Physical Review Letters. 57 (21): 2607–2609. doi:10.1103/physrevlett.57.2607. PMID 10033814.

[Spicker-8] Zhang Y, Skolnick J (2004). "SPICKER: A Clustering Approach to Identify Near-Native Protein Folds". Journal of Computational Chemistry. 25 (6): 865–871. doi:10.1002/jcc.20011. PMID 15011258.

[Fgmd-9] Zhang J, Liang Y, Zhang Y (2011). "Atomic-Level Protein Structure Refinement Using Fragment-Guided Molecular Dynamics Conformation Sampling". Structure. 19 (12): 1784–1795. doi:10.1016/j.str.2011.09.022. PMC 3240822. PMID 22153501.

[Modrefiner-10] Xu D, Zhang Y (2011). "Improving the Physical Realism and Structural Accuracy of Protein Models by a Two-step Atomic-level Energy Minimization". Biophysical Journal. 101 (10): 2525–2534. doi:10.1016/j.bpj.2011.10.024. PMC 3218324. PMID 22098752.

[Coach-11] Yang J, Roy A, Zhang Y (2013). "Protein-ligand binding site recognition using complementary binding-specific substructure comparison and sequence profile alignment". Bioinformatics. 29 (20): 2588–2595. doi:10.1093/bioinformatics/btt447. PMC 3789548. PMID 23975762.

[ITsuite-12] Yang J, Roy A, Zhang Y (2015). "The I-TASSER Suite: Protein structure and function prediction". Nature Methods. 12 (1): 7–8. doi:10.1038/nmeth.3213. PMC 4428668. PMID 25549265.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]