Laboratoire de Biologie Moléculaire Structurale

 

0. Table des matières

1. Références: livres et pages web
2. Bases de données
1. Bases de données de séquences de protéines
1. Bases de données générales
2. Bases de données spécialisées
2. Bases de données de structures 3D de protéines
3. Recherche par mot clé dans les bases de données
3. Recherche par similarité en base de données
1. Recherche par similarité de séquence
2. Recherche par similarité de structure
4. Alignement
1. Récupération des séquences de la recherche en base de donnée
2. Alignement multiple
3. Alignement pairé
5. Prédiction de la structure secondaire
6. Prédiction de la structure tridimensionnelle
1. Modélisation par homologie
2. Modélisation par "Fold recognition"
7. Illustrations
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1. Références: livres et pages web

 
• M.J.E. Sternberg (1996), Protein Structure Prediction. A Practical Approach, IRL Press, Oxford.
• R. F. Doolittle (1996), Computer Methods for Macromolecular Sequence Analysis, Methods in Enzymology, volume 266. (DOOL1996)
• CMS-SDSC Molecular Biology Ressource:
• Protein Analysis & Biochemistry
• Sequence Database: Liste des différentes base de données et de leurs points d'accès
• Sequence Search & Analysis Tools: Liste de sites permettant d'effectuer des recherches par similarité dans des bases de données
• Sequence Alignement Servers & Databases: Liste de sites d'alignement de séquences
• Structure Prediction, Modeling & Databases: Liste de sites aidant à la modélisation en 3D
• Bioinformatics & Computational Biology
•  Ressources Guide & Documentation: Guide d'introduction à la bioinformatique: alignements, recherche en base de donnée, modélisation, ...
•  Other Bioinformatics Collections: Autre collection de sites web (Pedro's Tools, ...)
• WWW services for molecular biology and sequence analysis: pages privées de B. Rost et R. Schneider
• Bio-wURLd: Intrument de recherche dans une base de données de sites Web de bioinformatique
• A Guide to Structure Prediction: Cours de modélisation de protéines
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2. Bases de données

2.1 Bases de données de séquences de protéines

2.1.1 Bases de données générales

• Swissprot (Documentation): Base de données de séquences de protéines contenant un maximum d'informations sur ces séquences (DOOL1996, p. 4)
• PIR: Idem Swissprot (DOOL1996, p. 41)
• GENBANK (Documentation): Base de données de nucléotides et de séquences de protéines
• TREMBL: Base de données de séquences d'acides nucléiques traduites en séquences peptidiques

2.1.2 Bases de données spécialisées

• OWL: Base de données non redondante de séquences de protéines
• ENTREZ: Base de données bibliographique (DOOL1996, p. 141)
• TMBASE: Base de données de séquences de protéines membranaires avec position des HTM
• PMD: Base de données de mutations observées sur des protéines
• GCRDB: Base de données concernant les récepteurs couplés aux protéines-G
• BLOCKS: Base de données de segments de protéines très conservés présentés sous forme d'alignements multiples sans "gap" (DOOL1996, p. 88)
• PROSITE: Base de données de motifs fonctionnels ou structuraux
• PRODOM, SBASE: Base de données de domaines de protéines

 
Note technique : il existe des systèmes d'alerte permettant d'être averti (par courrier électronique) de l'introduction dans des bases de données, de séquences similaires a une séquence que l'on étudie
 

2.2 Bases de données de structures 3D de protéines (DOOL1996, p. 643)

• PDB: Base de données de structures de protéines
• NRL-3D: Base de données d'alignements de séquences de protéines où chaque alignement contient une protéine de structure connue
• SCOP: Catalogue de structures de protéines classées (DOOL1996, p. 635) par repliements ("fold")
• CATH: Idem SCOP
• FSSP: Base de données de structures de protéines (DOOL1996, p. 653) représentatives de différents repliements, fondée sur des alignements de structures

2.3 Recherche par mot clé dans les bases de données

• SRS : (DOOL1996, p. 114) recherche simultanée sur plusieurs bases de données, par mot-clé
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3. Recherche par similarité en base de données

3.1 Recherche par similarité de séquence (DOOL1996, p. 212, 227)

Les algorithmes présentés ci-dessous utilisent tous des matrices de scores (appelées aussi matrices de similarité)
 
• BLAST - NCBI: Recherche de fragments similaires (HSP) sans "gap" (DOOL1996, p. 131)
• BLAST2 - NCBI: Recherche de fragments similaires (HSP) avec "gap" mais sans "gap penalty"
• FASTA : Recherche de fragments similaires, avec "gap" (DOOL1996, p. 227) et "gap penalty", par l'utilisation de l'algorithme de Smith-Waterman réduit
• BLITZ-EBI: Recherche de fragments similaires, avec "gap" et "gap penalty", par l'utilisation de l'algorithme de Smith-Waterman complet: les alignements sont optimaux

Si il existe une similarité importante entre une séquence de structure inconnue et une séquence de structure connue, on peut déterminer la structure tridimensionnelle de la première séquence par homologie (on suppose alors que les deux séquences ont une origine commune au cours de l'évolution)

Note technique: Lorsque vous utilisez BLAST pour rechercher des séquences de protéines, il faut choisir l'option blastp

3.2 Recherche par similarité de structure

• DALI: Comparaison de deux structures ou recherche, dans PDB, de structures similaires à une structure donnée; la similarité structurale est présentée sous la forme d'un alignement (DOOL1996, p. 653)
• SARF2: Idem DALI mais le programme propose plusieurs alignements possibles par paire de structures
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4. Alignement

4.1 Récupération des séquences de la recherche en base de donnée

Retrieve@ncbi.nlm.nih.gov (Documentation)

Le serveur e-mail RETRIEVE permet aux utilisateurs de retrouver des enregistrements par une recherche par mot clé dans des bases de données de séquences. Il suffit d'envoyer un formulaire par e-mail.

Le formulaire doit être formatté de la manière suivante:

DATALIB <base de données>
[MAXDOCS ndocs]
[MAXLINES nlines]
[TITLES]
BEGIN
"entry1" [field1] OR "entry2" [field2]
AND "entry3" [field3]

où

< base de données >: nom de la base de donnée (genbank, embl, swissprot, pir, pdb)
ndocs: nombre maximum de documents à transmettre (20 par défaut, 2400 maximum)
nlines: nombre maximum de lignes à transmettre (1000 par défaut, 100000 maximum)
field: l'utilisation de cette option restreint la recherche au champs donné sinon la recherche s'effectue sur tous les enregistrements contenants ces <entries>. Les abréviations de trois lettres correspondants aux différents champs des bases de données sont décrits dans une page de documentation
entries: c'est un ensemble de chaînes de caractères séparées par des opérateurs logiques (OR, AND, NOT)

Exemples:

• Recherche dans genbank de la séquence dont le numéro d'accès est J02459

DATALIB genbank
BEGIN
J02459 [acc]

• Recherche dans genbank de tous les enregistrements où on fait référence à J02459

DATALIB genbank
BEGIN
J02459

 

4.2 Alignement multiple (DOOL1996, p. 343)

• Match-Box: Alignement multiple local
• CLUSTALW: Alignement multiple progressif (DOOL1996, p. 383)
• MAP: Idem CLUSTAL
• MSA: Alignement par programmation dynamique multiple
• BLOCKMAKER: Recherche de motifs conservés
• BCM Search Launcher: Multiple Sequence Alignments: Page de soumission renvoyant à plusieurs méthodes

4.3 Alignement pairé

• SIM: Les k meilleurs alignements pairés différents
• ALIGN: Alignement pairé global et optimal
• LALIGN: Idem SIM
• LFASTA: Smith-Waterman modifié
• BCM Search Launcher: Pairwise Sequence Alignment: Page de soumission renvoyant à plusieurs méthodes
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5. Prédiction de la structure secondaire

• PHD: Prédiction de structure secondaire, d'accessibilité au solvant, d'hélice trans-membranaire (HTM) et leur topologie, sur base d'un alignement multiple (DOOL1996, p. 525)
• DSC: Prédiction de structure secondaire sur base d'un alignement multiple
• PREDATOR: Prédiction de structure secondaire - le maximum d'efficacité est obtenu en installant le programme sur sa station de travail et en préparant manuellement les données
• BCM Search Launcher: Protein Secondary Structure Prediction: Page de soumission renvoyant à plusieurs méthodes
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6. Prédiction de la structure tridimensionnelle

6.1 Modélisation par homologie

• SWISS-MODEL: Serveur de modélisation par homologie qui peut etre contacté via le programme Swiss-PDB Viewer

6.2 Modélisation par "Fold recognition"

Les méthodes de "fold recognition" sont en grand développement actuellement. Leur fiabilité est encore réduite. De ce fait, il faut, d'une part, bien respecter les critères d'évaluation des résultats présentés par les auteurs et, d'autre part, combiner les résultats de plusieurs méthodes.
 
• TOPITS: "Fold recognition" basé sur la prédiction de structure secondaire faite par PHD
• UCLA-DOE Structure Prediction Server: "Fold recognition" par divers méthodes dont certaines utilisent une prédiction de structure secondaire préalable (DOOL1996, p.598)
• 123D: "Fold recognition" par utilisation combinée de matrices de similarité, de prédiction de structure secondaire et de "contact capacity potentials"
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7. Illustrations

• Exemple de séquences
• Alignement pairé global
• Alignement multiple global
• Motif conservé(Block, Box)
• Alignement multiple local
• Résultat BLAST
• Résultat BLAST2
• Résultat FASTA
• Résultat DALI
• Résultat PHD
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Last modified 9/10/1997 - Christophe.Lambert@fundp.ac.be