The Protein Folding Problem and Tertiary Structure Prediction

راه حلی برای مشکل تاخوردگی پروتئین بیش از 30 سال است که از محققان فرار کرده است. مخاطرات بالا هستند. چنین راه حلی با ترجمه اطلاعات توالی DNA در پایگاه داده های توالی به ساختارهای پروتئینی سه بعدی، 40000 ساختار سوم دیگر را برای مطالعه فوری در دسترس قرار می دهد. این ترجمه برای تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از پروژه ژنوم انسانی، طراحی پروتئین de novo، و بسیاری از حوزه های دیگر تحقیقات بیوتکنولوژیکی ضروری خواهد بود. در نهایت، یک مطالعه عمیق در مورد قوانین تاخوردگی پروتئین باید سرنخ های حیاتی برای فرآیند تا شدن پروتئین ارائه دهد. بنابراین جستجوی این قوانین یک هدف مهم برای زیست شناسی مولکولی نظری است. هر دو رویکرد تجربی و نظری در جستجوی یک راه حل مورد استفاده قرار گرفته اند، با نتایج امیدوارکننده بسیاری اما راه حل کلی وجود ندارد. در سال های اخیر، افزایش تصاعدی در قدرت کامپیوترها وجود داشته است. این باعث طغیان باورنکردنی از رویکردهای نظری برای حل مشکل تاخوردگی پروتئین شده است، از مطالعات مبتنی بر دینامیک مولکولی پروتئین ها در محلول تا پیش بینی واقعی ساختارهای پروتئین از اصول اولیه. در این جلد تلاش شده است تا مروری مختصر از این پیشرفت ها ارائه شود. آدریان رویتبرگ و ران البر الگوریتم جستجوی ساختاری نمونه‌سازی/بازپخت شبیه‌سازی شده محلی را توصیف می‌کنند (فصل 1)، که به طور بالقوه برای جستجوی ساختاری سریع سیستم‌های مولکولی بزرگتر مفید است.

A solution to the protein folding problem has eluded researchers for more than 30 years. The stakes are high. Such a solution will make 40,000 more tertiary structures available for immediate study by translating the DNA sequence information in the sequence databases into three-dimensional protein structures. This translation will be indispensable for the analy­ sis of results from the Human Genome Project, de novo protein design, and many other areas of biotechnological research. Finally, an in-depth study of the rules of protein folding should provide vital clues to the protein fold­ ing process. The search for these rules is therefore an important objective for theoretical molecular biology. Both experimental and theoretical ap­ proaches have been used in the search for a solution, with many promising results but no general solution. In recent years, there has been an exponen­ tial increase in the power of computers. This has triggered an incredible outburst of theoretical approaches to solving the protein folding problem ranging from molecular dynamics-based studies of proteins in solution to the actual prediction of protein structures from first principles. This volume attempts to present a concise overview of these advances. Adrian Roitberg and Ron Elber describe the locally enhanced sam­ pling/simulated annealing conformational search algorithm (Chapter 1), which is potentially useful for the rapid conformational search of larger molecular systems.