Структурна біоінформатика в постгеномну еру

Abstract

Структурна біоінформатика – це нова галузь молекулярної біології, яка використовує методи комп'ютерного аналізу для моделювання просторової структури білків і макромолекулярних комплексів для з'ясування їхніх функцій. Метою структурної біоінформатика є також створення селективних модуляторів функціональної активності білків як нових лікарських препаратів. Прогрес структурної біоінформатики обумовлений бурхливим розвитком геноміки – розишфровкою декількох сотень геномів про- та еукаріотних організмів і переходом біології в постгеномну еру. В огляді розглянуто такі питання, як моделювання просторової структури білків, протеоміка та інтерактоміка, біоінформатика при аналізі транскриптому, молекулярна динаміка білків, моделювання взаємодій з лігандами, комп'ютерний дизайн лікарських препаратів тощо. Описано застосування цих підходів при дослідженні тирозил-тРНК синтетази ссавців та протеази вірусу імунодефіциту людини. Подано інформацію про перший український біоінформаційний web-портал BioUA, який створено для проведення досліджень у галузі геноміки та структурної біоінформатики.

Structural bioinformatics is a novel branch of biology which uses the computational methods of analysis with the aim of modeling the 3D structures of proteins and macromolecular complexes. The goal of structural bioinformatics research is also the creation of novel modulators of functional activities of proteins, such as novel drugs (drug design). Progress in structural bioinformatics is determined by the rapid growth in the deciphering of several hundreds of genomes of both prokaryotic and eukaryotic organisms and transition to post-genomic era. In this review some aspects of structural bioinformatics such as 3D structure modeling, proteomics and interactomics, bioinformatics in transcriptome analysis, molecular dynamics of proteins, protein-ligand interactions modeling and computer aided drug design are discussed. The development and applications of these methods for mammalian tyrosyl-tRNA synthetase and viral HIV-protease are discussed. The first Ukrainian web-portal BioUA devoted to the genomics and structural bioinformatics investigations is described in this review.

Структурная биоинформатика – новая область биологии, ис­пользующая методы компьютерного анализа для моделирова­ния пространственной структуры белков и макромолекулярных комплексов для выяснения их функций. Целью структур­ной биоинформатики является также создание селективных модуляторов функциональной активности белков как новых лекарственных препаратов. Прогресс структурной биоинфор­матики обусловлен бурным развитием геномики – расшиф­ровкой нескольких сотен геномов про- и эукариотических организмов и переходом биологии в постгеномную эру. В обзоре рассмотрены такие вопросы, как моделирование про­странственной структуры белков, протеомика и интерактомика, биоинформатика при анализе транскриптома, молеку­лярная динамика белков, моделирование взаимодействий с лигандами, компьютерный дизайн лекарственных препаратов. Описано применение этих подходов при исследовании тирозил-тРНК синтетазы млекопитающих и протеазы вируса имму­нодефицита человека. Для проведения исследований в области геномики и структурной биоинформатики создан первый укра­инский биоинформационный web-портал BioUA.