Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
MEGADOCK 3.0: phần mềm dự đoán tương tác protein-protein hiệu suất cao sử dụng tính toán song song hybrid cho môi trường siêu máy tính petascale
Tóm tắt
Tương tác protein-protein (PPI) đóng vai trò quan trọng trong các chức năng tế bào. Các hệ thống siêu máy tính song song quy mô lớn đã được phát triển tích cực trong vài năm qua, cho phép giải quyết các vấn đề sinh học quy mô lớn, chẳng hạn như dự đoán mạng PPI dựa trên cấu trúc bậc ba. Chúng tôi đã phát triển một hệ thống dự đoán PPI có khả năng xử lý cao và siêu nhanh dựa trên dock cứng, "MEGADOCK", bằng cách sử dụng kỹ thuật song song lai (MPI/OpenMP) với giả định sử dụng trên các hệ thống siêu máy tính song song quy mô lớn. MEGADOCK hiển thị tốc độ xử lý nhanh hơn đáng kể trong quá trình docking tế bào cứng, dẫn đến việc sử dụng đầy đủ dữ liệu cấu trúc bậc ba của protein cho các vấn đề quy mô lớn và mức độ mạng trong sinh học hệ thống. Hơn nữa, hệ thống có thể mở rộng, như đã được chứng minh qua các phép đo thực hiện trên hai môi trường siêu máy tính. Chúng tôi sau đó đã tiến hành dự đoán các mạng PPI sinh học bằng cách sử dụng phân tích sau docking. Chúng tôi giới thiệu một động cơ docking protein-protein mới nhằm vào việc docking một cách triệt để các cặp protein có số lượng lớn. Hệ thống đã được chứng minh là có thể mở rộng bằng cách chạy trên hàng ngàn nút. Gói phần mềm có sẵn tại:
http://www.bi.cs.titech.ac.jp/megadock/k/
.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Matsuzaki Y, Matsuzaki Y, Sato T, Akiyama Y: In silico screening of protein-protein interactions with all-to-all rigid docking and clustering: an application to pathway analysis. J Bioinform Comput Biol. 2009, 7: 991-1012. 10.1142/S0219720009004461.
Ohue M, Matsuzaki Y, Akiyama Y: Docking-calculation-based method for predicting protein-RNA interactions. Genome Inform. 2011, 25: 25-39.
Uchikoga N, Hirokawa T: Analysis of protein-protein docking decoys using interaction fingerprints: application to the reconstruction of CaM-ligand complexes. BMC Bioinforma. 2010, 11: 236-10.1186/1471-2105-11-236.
Acuner Ozbabacan SE, Keskin O, Nussinov R, Gursoy A: Enriching the human apoptosis pathway by predicting the structures of protein-protein complexes. J Struct Biol. 2012, 179: 338-346. 10.1016/j.jsb.2012.02.002.
Mintseris J, Wiehe K, Pierce B, Anderson R, Chen R, Janin J, Weng Z: Protein-protein docking benchmark 2.0: an update. Proteins. 2005, 60: 214-216. 10.1002/prot.20560.
Ohue M, Matsuzaki Y, Uchikoga N, Ishida T, Akiyama Y: MEGADOCK: an all-to-all protein-protein interaction prediction system using tertiary structure data. Protein Pept Lett. in press
Top 500 supercomputer sites.http://www.top500.org.
Brooks BR, Bruccoleri RE, Olafson BD, States DJ, Swaminathan S, Karplus M: CHARMM: a program for macromolecular energy, minimization, and dynamics calculations. J Comput Chem. 1983, 4: 187-217. 10.1002/jcc.540040211.
Katchalski-Katzir E, Shariv I, Eisenstein M, Friesem AA, Aflalo C, Vakser IA: Molecular surface recognition: determination of geometric fit between proteins and their ligands by correlation techniques. Proc Natl Acad Sci USA. 1992, 89: 2195-2199. 10.1073/pnas.89.6.2195.
Chen R, Weng Z: Docking unbound proteins using shape complementarity, desolvation, and electrostatics. Proteins. 2002, 47: 281-294. 10.1002/prot.10092.
Chen R, Li L, Weng Z: ZDOCK: an initial-stage protein-docking algorithm. Proteins. 2003, 52: 80-87. 10.1002/prot.10389.
Hwang H, Vreven T, Janin J, Weng Z: Protein-protein docking benchmark version 4.0. Proteins. 2010, 78: 3111-3114. 10.1002/prot.22830.
Frigo M, Johnson SG: The design and implementation of FFTW3. Proc IEEE. 2005, 93: 216-231.
FFTE: a fast Fourier transform package.http://www.ffte.jp.
Ohue M, Matsuzaki Y, Ishida T, Akiyama Y: Improvement of the protein-protein docking prediction by introducing a simple hydrophobic interaction model: an application to interaction pathway analysis. Lect Notes Comput Sci. 2012, 7632: 178-187. 10.1007/978-3-642-34123-6_16.
Tuncbag N, Gursoy A, Nussinov R, Keskin O: Predicting protein-protein interactions on a proteome scale by matching evolutionary and structural similarities at interfaces using PRISM. Nat Protoc. 2011, 6: 1341-1354. 10.1038/nprot.2011.367.