Webová aplikace pro předvídání cílových míst pro mutační experimenty

Webová aplikace HotSpot Wizard nabízí možnost strukturálních a evolučních analýz pro předpověď "horkých míst" pro řízenou mutagenezi proteinů.

Skupina proteinového inženýrství pracující na Ústavu experimentální biologie Masarykovy univerzity v Brně uveřejnila svoji webovou aplikaci k provádění strukturálních a evolučních analýz proteinů. HotSpot Wizard je nástroj integrující informace získané z bioinformatických databází a počítačových nástrojů. Jeho výstupem je struktura proteinu se zmapovanými místy nejvhodnějšími pro mutagenezi, která se zobrazí přímo v internetovém prohlížeči nebo může být stažena pro offline vizualizaci. Bude sloužit pro vědecké účely k vylepšování například katalytických vlastností enzymů.

Řízená mutageneze je obdobou evoluce, ale na rozdíl od ní probíhá cíleně a v kratším čase. Vědci se s ní pokouší zlepšit nebo získat úplně nové vlastnosti proteinů. K tomu aby byla mutageneze efektivní je potřeba vybrat vhodnou aminokyselinu, která se bude měnit. V proteinech se v průběhu „klasické" evoluce selektují aminokyseliny, které mají pro strukturu a nebo funkci zásadní význam. Ty zůstávají nemněné a označují se jako konzervované. Naopak aminokyseliny, které nemají pro protein funkční nebo strukturní význam, označované jako variabilní, mohou být zaměněny za jinou aminokyselinu.

Pokud se taková aminokyselina nachází např. v katalytickém místě, účastní se vazby substrátu, stabilizace přechodných produktů nebo může usnadnit uvolnění produktu atd. je možné, že náhrada za jinou aminokyselinu bude mít vliv na průběh reakce, substrátovou specificitu a enantioselektivitu.

HotSpot Wizard taková místa umožňuje najít. Jako vstup slouží soubor v PDB formátu se strukturou proteinu. V prvním kroku jsou nalezeny aminokyseliny nezbytné pro funkci proteinu. Následně HotSpot Wizard vyhledá potenciálně důležité aminokyseliny, identifikuje dutinu aktivního místa a spočítá tunel spojující zanořené dutiny s povrchem proteinu. Nakonec je určena evoluční konzervovanost jednotlivých aminokyselin. Výstupem je seznam aminokyselin seřazených podle předpovězené mutability a s informacemi o stupni konzervovanosti a potenciální funkci.

HotSpot Wizard nabízí snadno proveditelnou strukturální a evoluční analýzu i pro uživatele bez hlubších znalostí počítačového modelování. Aplikace je dostupná na adrese http://loschmidt.chemi.muni.cz/hotspotwizard/.

Autor:Jiří Polínek