Fast screening algorithms for protein interface structural alignments

Birçok biyolojik işlemin temelini protein-protein etkileşimleri (PPE) oluşturur. PPElerin biyolojik aktivitelerin yerine getirilmesindeki önemi yeni PPElerin tanımlanmasını önemli kılar. Hataya karşı dayanıklı ve güvenilir bilimsel araçlar yeni etkileşimlerin bulunmasını kolaylaştırmak için kullanılabilir. Bilgisayar üzerinden yeni etkileşimlerin bulunmasında en büyük zorluklardan biri arayüzlerden oluşan bir veri kümesinde verilen protein yapısına en uygun arayüzü bulmaktır. Bu tezde, bir veri kümesindeki arayüzleri verilen proteine olan yapısal benzerliklerine göre sıralayan QuickRet algoritmasını sunuyorum. Algoritma arayüzlerden çıkartılan yapısal karakteristik özellikleri verilen proteinden çıkartılan yapısal karakteristik özelliklerle karşılaştırır. QuickRet'i yapısal özelliklerine göre kümelenmiş arayüzlerden oluşan veritabani PIFACE'si ve örnek arayüzleri kullanarak PPE tahmini yapan algoritma PRISM'in tahminlerini kullanarak test ettim. Sonuçlar QuickRet'in verilen proteinler için yapısal olarak benzer arayüzler bulmakta başarılı olduğunu gösteriyor. PIFACE veri kümesinde, QuickRet verilen 166 kümesi üyesinden 56'si için küme temsilcilerini 1. sırada veriyor. PRISM tahminleri içinse, verilen 80 proteinden 56'si için PRISM tarafından tahmin edilen arayüz yapısını %50'lik dilimin içerisinde sıralıyor. QuickRet'e ek olarak, arayüz bölgesini tahmin eden bir derin öğrenme modeli sunuyorum. Model, 3 boyutlu konvolüsyon ağı, verilen yapıyı analiz eder ve verilen yapının arayüz olma olasılığını hesaplar. Model PIFACE, PPI4DOCK, DOCKGROUND'un içinde bulunduğu veri kümelerindeki arayüz yapılarını %80 doğruluk ile tahmin etti.