SWISS-MODEL es un servidor web de bioinformática estructural dedicado al modelado por homología de estructuras de proteínas en 3D. [1] [2] El modelado de homología es actualmente el método más preciso para generar modelos de estructura de proteínas tridimensionales fiables y se utiliza habitualmente en muchas aplicaciones prácticas. Los métodos de modelado de homología (o comparativos) utilizan estructuras de proteínas experimentales ("plantillas") para construir modelos de proteínas relacionadas con la evolución ("dianas").
Tipo | Herramienta de bioinformática estructural |
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Licencia | de uso gratuito, el código fuente no está disponible |
Sitio web | https://swissmodel.expasy.org/ |
En la actualidad, SWISS-MODEL consta de tres componentes estrechamente integrados: (1) la tubería SWISS-MODEL: un conjunto de herramientas de software y bases de datos para el modelado automatizado de la estructura de proteínas, [1] (2) El espacio de trabajo SWISS-MODEL: un banco de trabajo gráfico de usuario, [2] (3) El repositorio SWISS-MODEL: una base de datos actualizada continuamente de modelos de homología para un conjunto de proteomas de organismos modelo de alto interés biomédico. [3]
Tubería
La tubería SWISS-MODEL comprende los cuatro pasos principales involucrados en la construcción de un modelo de homología de una estructura de proteína determinada:
- Identificación de plantillas estructurales. BLAST y HHblits se utilizan para identificar plantillas. Las plantillas se almacenan en la biblioteca de plantillas SWISS-MODEL (SMTL), que se deriva de PDB .
- Alineación de la secuencia objetivo y la estructura (s) de la plantilla.
- Construcción de modelos y minimización energética. SWISS-MODEL implementa un enfoque de ensamblaje de fragmentos rígidos para el modelado.
- Evaluación de la calidad del modelo mediante QMEAN, potencial estadístico de fuerza media.
Espacio de trabajo
El espacio de trabajo SWISS-MODEL integra programas y bases de datos necesarios para el modelado de la estructura de proteínas en un espacio de trabajo basado en la web. Dependiendo de la complejidad de la tarea de modelado, se pueden aplicar diferentes modos de uso, en los que el usuario tiene diferentes niveles de control sobre los pasos de modelado individuales: modo automático, modo de alineación y modo de proyecto. Se utiliza un modo totalmente automatizado cuando una identidad de secuencia suficientemente alta entre el objetivo y la plantilla (> 50%) no permite ninguna intervención humana. En este caso, solo se requiere como entrada la secuencia o el código de acceso UniProt de la proteína. El modo de alineación permite al usuario ingresar sus propias alineaciones de plantilla de destino a partir de las cuales comienza el procedimiento de modelado (es decir, se omite el paso de búsqueda de plantillas y rara vez solo se realizan cambios menores en la alineación proporcionada). El modo de proyecto se utiliza en casos más difíciles, cuando se necesitan correcciones manuales de las alineaciones de la plantilla de destino para mejorar la calidad del modelo resultante. En este modo, la entrada es un archivo de proyecto que puede ser generado por la herramienta de análisis estructural y visualización DeepView (Swiss Pdb Viewer), [4] para permitir al usuario examinar y manipular la alineación objetivo-plantilla en su contexto estructural. En los tres casos, la salida es un archivo pdb con coordenadas atómicas del modelo o un archivo de proyecto DeepView. Los cuatro pasos principales del modelado de homología pueden repetirse iterativamente hasta que se logre un modelo satisfactorio.
Se puede acceder al espacio de trabajo SWISS-MODEL a través del servidor web ExPASy , o se puede utilizar como parte del programa DeepView (Swiss Pdb-Viewer). En septiembre de 2015, ha sido citado 20000 veces en la literatura científica, [5] lo que la convierte en una de las herramientas más utilizadas para el modelado de estructuras de proteínas. La herramienta es gratuita para uso académico.
Repositorio
El repositorio SWISS-MODEL proporciona acceso a una colección actualizada de modelos de proteínas tridimensionales anotados para un conjunto de organismos modelo de gran interés general. Los organismos modelo incluyen humanos , [6] ratones , [7] C.elegans , [8] E. coli , [9] y varios patógenos, incluido el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2). [10] El repositorio SWISS-MODEL está integrado con varios recursos externos, como UniProt , [11] InterPro , [12] STRING , [13] y Nature PSI SBKB. [14]
Los nuevos desarrollos del sistema experto SWISS-MODEL incluyen (1) modelado automatizado de conjuntos homooligoméricos ; (2) modelado de iones metálicos esenciales y ligandos biológicamente relevantes en estructuras proteicas; (3) estimaciones de confiabilidad del modelo local (por residuo) basadas en la función de puntuación local QMEAN; [15] (4) mapeo de las características de UniProt a los modelos. (1) y (2) están disponibles cuando se utiliza el modo automático del espacio de trabajo SWISS-MODEL; (3) siempre se proporciona al calcular un modelo de homología utilizando el espacio de trabajo SWISS-MODEL, y (4) está disponible en el repositorio SWISS-MODEL.
Precisión y fiabilidad del método.
En el pasado, la precisión, estabilidad y confiabilidad de la tubería de servidores SWISS-MODEL fue validada por el proyecto de referencia EVA-CM . Actualmente, la línea de servidores SWISS-MODEL participa en el proyecto CAMEO3D [1] (Evaluación continua de modelos automatizados) que evalúa continuamente la precisión y confiabilidad de los servicios de predicción de estructuras de proteínas de una manera totalmente automatizada.
Referencias
- ↑ a b Schwede T, Kopp J, Guex N, Peitsch MC (2003). "SWISS-MODEL: un servidor de modelado de homología de proteínas automatizado" . Investigación de ácidos nucleicos . 31 (13): 3381–3385. doi : 10.1093 / nar / gkg520 . PMC 168927 . PMID 12824332 .
- ^ a b Biasini M, Bienert S, Waterhouse A, Arnold K, Studer G, Schmidt T, Kiefer F, Cassarino TG, Bertoni M, Bordoli L, Schwede T (2014). "SWISS-MODEL: modelado de la estructura terciaria y cuaternaria de proteínas utilizando información evolutiva" . Investigación de ácidos nucleicos . 42 (W1): 195–201. doi : 10.1093 / nar / gku340 . PMC 4086089 . PMID 24782522 .
- ^ Bienert S, Waterhouse A, de Beer TA, Tauriello G, Studer G, Bordoli L, Schwede T (2017). "El repositorio SWISS-MODEL-nuevas características y funcionalidades" . Investigación de ácidos nucleicos . 45 (D1): D313 – D319. doi : 10.1093 / nar / gkw1132 . PMC 5210589 . PMID 27899672 .
- ^ Guex N, Peitsch MC, Schwede T (2009). "Modelado automatizado de estructuras comparativas de proteínas con SWISS-MODEL y Swiss-PdbViewer: una perspectiva histórica". Electroforesis . 30 (Supl. 1): S162–173. doi : 10.1002 / elps.200900140 . PMID 19517507 . S2CID 39507113 .
- ^ Número de resultados devueltos de una búsqueda en Google Scholar. (Google Académico)
- ^ "MODELO SUIZO | Homo sapiens" . swissmodel.expasy.org . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ "MODELO SUIZO | Mus musculus" . swissmodel.expasy.org . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ "MODELO SUIZO | Caenorhabditis elegans" . swissmodel.expasy.org . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ "MODELO SUIZO | Escherichia coli" . swissmodel.expasy.org . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ "MODELO SUIZO | SARS-CoV-2" . swissmodel.expasy.org . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ Wu CH, Apweiler R, Bairoch A y col. (2006). "El recurso de proteína universal (UniProt): un universo en expansión de información de proteínas" . Investigación de ácidos nucleicos . 34 (Problema de la base de datos): D187–91. doi : 10.1093 / nar / gkj161 . PMC 1347523 . PMID 16381842 .
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- ^ Gabanyi MJ, Adams PD, Arnold K, et al. (2011). "La base de conocimientos de biología estructural: un portal a las estructuras, secuencias, funciones y métodos de proteínas" . Revista de genómica estructural y funcional . 12 (2): 45–54. doi : 10.1007 / s10969-011-9106-2 . PMC 3123456 . PMID 21472436 .
- ^ Benkert P, Kunzli M, Schwede T (2009). "Servidor QMEAN para la estimación de la calidad del modelo de proteínas" . Investigación de ácidos nucleicos . 37 (Problema del servidor web): W510–4. doi : 10.1093 / nar / gkp322 . PMC 2703985 . PMID 19429685 .
enlaces externos
- MODELO SUIZO
Ver también
- Modelado de homología
- Predicción de la estructura de proteínas
- Software de predicción de la estructura de proteínas
- CASP (Evaluación crítica de técnicas para la predicción de la estructura de proteínas)