High-Performance Computational Solutions in Protein Bioinformatics

توسعه‌های اخیر در علوم رایانه، الگوریتم‌هایی را که قبلاً بیش از حد وقت‌گیر تصور می‌شدند، امکان می‌دهد تا اکنون به طور مؤثر برای کاربردهای بیوانفورماتیک و علوم زیستی مورد استفاده قرار گیرند. این کار بر روی پروتئین‌ها و ساختار آنها، جستجوی تشابه ساختار پروتئین در سطوح نمایش اصلی و تکنیک‌های مختلفی تمرکز دارد که می‌توانند برای تسریع جستجوهای شباهت استفاده شوند. بخش اول که به چهار قسمت تقسیم شده است، یک مدل رسمی از ساختارهای پروتئینی سه بعدی برای ژنومیک عملکردی، بیوانفورماتیک مقایسه ای و مدل سازی مولکولی ارائه می دهد. بخش دوم بر روی استفاده از multithreading برای جستجوی تقریبی کارآمد در ساختارهای ثانویه پروتئین تمرکز دارد. بخش سوم و چهارم بر یافتن شباهت‌های ساختار پروتئین سه بعدی با پشتیبانی از پردازنده‌های گرافیکی و محاسبات ابری متمرکز است. بخش های سوم و چهارم هر دو شتاب روش های مختلف را شرح می دهند. این متن برای محققان و توسعه‌دهندگان نرم‌افزاری که در زمینه بیوانفورماتیک ساختاری و پایگاه‌های داده‌های زیست‌پزشکی کار می‌کنند مورد توجه قرار خواهد گرفت.

Recent developments in computer science enable algorithms previously perceived as too time-consuming to now be efficiently used for applications in bioinformatics and life sciences. This work focuses on proteins and their structures, protein structure similarity searching at main representation levels and various techniques that can be used to accelerate similarity searches. Divided into four parts, the first part provides a formal model of 3D protein structures for functional genomics, comparative bioinformatics and molecular modeling. The second part focuses on the use of multithreading for efficient approximate searching on protein secondary structures. The third and fourth parts concentrate on finding 3D protein structure similarities with the support of GPUs and cloud computing. Parts three and four both describe the acceleration of different methods. The text will be of interest to researchers and software developers working in the field of structural bioinformatics and biomedical databases.