Aperçu Général
La comparaison de structures protéiques est le processus computationnel de superposition de structures protéiques tridimensionnelles pour identifier des régions de repliement et de topologie similaires. Contrairement à l’alignement de séquences, qui opère sur une chaîne unidimensionnelle, l’alignement structurel capture des relations évolutives souvent indétectables au niveau de la séquence en raison de la divergence. La similarité structurelle peut persister longtemps après que la similarité de séquence s’est érodée, faisant de l’alignement structurel un outil puissant pour la détection d’homologie lointaine, l’annotation fonctionnelle et l’étude de l’évolution des protéines.
Méthodes
Les algorithmes d’alignement structurel minimisent la déviation quadratique moyenne (RMSD) des atomes C-alpha correspondants après superposition optimale. DALI décompose les protéines en fragments d’hexapeptides et aligne des motifs de contact similaires. TM-align utilise une matrice de rotation TM-score raffinée itérativement par programmation dynamique. Le TM-score normalise la qualité de l’alignement par la longueur de la protéine, les scores supérieurs à 0,5 indiquant typiquement le même repliement. GDT_TS (score total de test de distance globale) est une autre métrique utilisée dans les expériences CASP (Évaluation Critique de la Prédiction de Structure Protéique).
Applications
La comparaison de structures est essentielle pour la classification des protéines, des bases de données telles que SCOP et CATH organisent l’univers structurel en repliements, superfamilles et familles hiérarchiques. Elle permet le transfert d’annotations fonctionnelles de protéines caractérisées vers des protéines non caractérisées avec des repliements similaires. La technique est utilisée aux côtés de méthodes expérimentales comme la spectroscopie RMN pour valider les structures, et sous-tend les études de l’évolution de la structure des protéines. Les alignements structurels guident également l’interprétation des effets des mutations en cartographiant les changements de séquence sur des cadres tridimensionnels d’acides aminés et informent la recherche sur le repliement des protéines et les chaperons en identifiant les noyaux de repliement conservés.
