Μονάδα:
Κατεύθυνση Βιοπληροφορική-Επιστήμη Βιοϊατρικών ΔεδομένωνΠληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2021-10-14
Συγγραφέας:
Ζαμάνος Ανδρέας
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Ioannis Emiris (supervisor), Professor, Department of Informatics, University of Athens; and President, Athena R.C.
Yannis Avrithis, Research Director, Information Management Systems Institute, Athena Research Center.
Evangelia Chrysina, Senior Researcher, Institute of Chemical Biology, National Hellenic Research Foundation
Πρωτότυπος Τίτλος:
Cryogenic Electron Microscopy protein structure modelling
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Μοντελοποίηση πρωτεϊνικών δομών από δεδομένα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου
Περίληψη:
Τα τελευταία χρόνια, ο αριθμός των λυμένων δομών κρυογονικής ηλεκτρονική μικροσκοπίας στη βάση δεδομένων PDB έχει αυξηθεί εκθετικά. Ταυτόχρονα οι πρόσφατες πρόοδοι στις τεχνολογίες υλικών και την πληροφορική επέτρεψαν στην μέθοδο να επιλύει δομές σε ατομικές διακριτότητες. Η κρυογονική ηλεκτρονική μικροσκοπία βοηθά τους ερευνητές να λύνουν εύκολα και γρήγορα πρωτεϊνικές δομές και μεγάλα πρωτεϊνικά σύμπλοκα με σκοπό να κατανοήσουν και να μελετούν μοριακούς μηχανισμούς είτε για ακαδημαϊκούς σκοπούς είτε για φαρμακευτικές εφαρμογές. Η παρούσα διπλωματική προσπαθεί να επιλύσει το πρόβλημα της μοντελοποίησης πρωτεϊνικών δομών που προέρχονται από δεδομένα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, όσο το δυνατόν γρηγορότερα και ακριβέστερα. Για να το επιτύχουμε αυτό, χρησιμοποιούμε τεχνικές βαθιάς μάθησης, για κατάτμηση εικόνας, εισάγουμε τρία τέτοια μοντέλα που προβλέπουν διαφορετικά χαρακτηριστικά της πρωτεϊνικής δομής, όπως είναι τα άτομα CA, η κύρια και πλευρικές αλυσίδες και τα στοιχεία δευτεροταγής δομής. Αυτά τα μοντέλα εκπαιδεύονται από ένα πρότυπο σετ δεδομένων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, που αναπτύξαμε. Συνολικά η ακολουθία των διαδικάσιών περιέχει βήματα πριν το νευρωνικό δίκτυο για την επεξεργασία και την προετοιμασία των δεδομένων καθώς και μετά για την τελική μοντελοποίηση της πρωτεϊνικής δομής από τις προβλέψεις του νευρωνικού δικτύου. Το σύνολο των διαδικασιών είναι αυτοματοποιημένες και δεν χρειάζεται καμία άλλη πληροφορία πλην των πειραματικών δεδομένων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. Εφαρμόσαμε το λογισμικό μας σε 50 πειραματικούς χάρτες ηλεκτρονιακής πυκνότητας διακριτότητας από 2.6 μέχρι 4.4 Å, που είχαν δημοσιευτεί στο παρελθόν. Στα αποτελέσματα μας το μέσο ποσοστό αντιστοίχισης CA ανθράκων άγγιξε το 77,4%, με τη μέση απόκλιση ρίζας-μέσου-τετραγώνου (RMSD) στα 0.84 Å, σε σύγκριση με τις πραγματικές δομές που έχουν κατατεθεί στην PDB.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
Πρωτεΐνη, μοντελοποίηση, δομή, μικροσκοπία, δίκτυα
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
5
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
36
