조각 맞추기를 활용한 단백질 고리의 3차원 얼개 생성 알고리즘 = Protein Loop Generation Algorithm Based on Fragment Assembly

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Fragment assembly is a protein structure prediction method in which the local structure is extracted from a database by applying a pattern recognition algorithm to the protein sequence, and only the global structure is obtained by minimizing the free energy function.
In order for the protein structure prediction based on fragment assembly to be successful, it should be possible to obtain native-like structure from fragment assembly. In this work, we attempted to generate native-like structures for 382 protein loop fragment whose lengths ranged from 3 to 12. First, in order to assess the ability of the method to generate native-like structures,we constructed a function quantifying the structural distance from the native structure and searched native-like structure by minimizing this function. We also found that the performance was the best when the fragment length was 7. In order to assess the performance for real predictions where the native structure is not known, we also stochastically generated 4000 conformations for each loop and found that the native-like conformation was included in the population. The results suggest that by employing an accurate free energy function, the structures of protein loops up to a length of 12 may be predicted with high accuracy.

국문 초록 (Abstract)

조각 맞추기는 단백질의 3차원 얼개를 예측하기 위한 방법으로서,국소적인 얼개는 서열에 패턴식별 알고리즘을 적용하여데이타베이스로부터 추출하고 전체적인 얼개만 자유 에너지 함수를최소화하여 구하는 방법이다. 조각 맞추기 방법을 통해 단백질의 얼개를성공적으로 예측하기 위해서는 조각들을 짜맞추어서 고유 얼개에 충분히가까운 모형이 나와야 한다. 이 논문에서는 조각 맞추기 방법을 길이3-12인 단백질 고리의 382개의 얼개들을 생성하는 데에 적용하였다. 우선데이타베이스에서 얻은 조각들을 짜맞추어서 실제 고유 얼개와 얼마나가까운 모형 얼개를 얻을 수 있는지를 살펴보았는데, 이를 위해 실제고유 얼개와 모형 얼개와의 유사성을 함수로 만들어 최소화하였다. 조각길이는 7로 할 때 성능이 가장 뛰어나며, 고유 얼개와 거의 일치하는모형 얼개를 만들어낼 수 있었다. 고유 얼개를 모르는 상태에서 실제로단백질 얼개를 예측할 때의 성능을 검증해보기 위하여 각 고리마다4000개씩의 얼개들을 확률적으로 생성하여, 이 중에 실제 고유 얼개에가까운 것이 있는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과들을 통해, 정확한자유 에너지 함수를 활용한다면 조각 맞추기를 통해 최소한 길이12이하인 단백질 고리의 얼개는 상당한 정확도로 예측할 수 있다는 것을알게 되었다.

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