آي-تاسر

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

I-TASSER ( تحسين التجميع التكراري للخيوط ) هي طريقة معلوماتية حيوية للتنبؤ بنموذج البنية ثلاثية الأبعاد لجزيئات البروتين انطلاقًا من تسلسلات الأحماض الأمينية. [ 1 ] تعتمد هذه الطريقة على اكتشاف قوالب البنية من بنك بيانات البروتين باستخدام تقنية تُعرف باسم التعرف على الطيات (أو الخيوط ). يتم بناء نماذج البنية كاملة الطول عن طريق إعادة تجميع الأجزاء البنيوية من قوالب الخيوط باستخدام محاكاة مونت كارلو لتبادل النسخ . يُعد I-TASSER أحد أنجح طرق التنبؤ ببنية البروتين في تجارب CASP واسعة النطاق .

بعد التنبؤ بالبنية، يتضمن برنامج I-TASSER مكونًا للتنبؤ بوظيفة البروتين بناءً على بنيته ، حيث يوفر شروحًا لموقع ارتباط الليجاند ، وتصنيف الجينات ، ووظيفة الإنزيم، وذلك من خلال مطابقة النماذج البنيوية للبروتين المستهدف مع البروتينات المعروفة في قواعد بيانات وظائف البروتين. [ 2 ] [ 3 ] يحتوي البرنامج على خادم إلكتروني تم إنشاؤه في مختبر يانغ تشانغ بالجامعة الوطنية في سنغافورة ، مما يسمح للمستخدمين بإرسال التسلسلات والحصول على تنبؤات بالبنية والوظيفة. تتوفر حزمة I-TASSER المستقلة للتنزيل من موقع I-TASSER الإلكتروني .

تم إصدار نسخة جديدة من برنامج DI-TASSER، وهي نسخة مطورة من برنامج I-TASSER. [ 4 ] يجمع برنامج DI-TASSER بين قيود التعلم العميق ومحاكاة التجميع الهيكلي لبرنامج I-TASSER، وينتج نماذج بدقة أعلى بكثير.

التصنيف في CASP

يُصنَّف برنامج I-TASSER (المعروف أيضًا باسم "Zhang-Server") باستمرار كأفضل طريقة في CASP ، وهي تجربة على مستوى المجتمع العلمي لتقييم أفضل طرق التنبؤ ببنية البروتينات في مجال طي البروتينات والتنبؤ ببنيتها . تُعقد CASP كل عامين منذ عام 1994. [ 5 ]

المنهجية وسلسلة العمليات

I-TASSER هي طريقة تعتمد على القوالب للتنبؤ ببنية البروتين ووظيفته. [ 1 ] تتكون هذه الطريقة من ست خطوات متتالية:

  • 1- التنبؤ بالبنية الثانوية بواسطة PSSpred
  • 2- الكشف عن القوالب بواسطة LOMETS [ 7 ]
  • 3- تجميع بنية الأجزاء باستخدام محاكاة مونت كارلو لتبادل النسخ المتماثلة [ 8 ]
  • 4- اختيار النموذج عن طريق تجميع نماذج الهيكل باستخدام SPICKER [ 9 ]
  • 5- تحسين بنية المستوى الذري عن طريق محاكاة الديناميكا الجزيئية الموجهة بالقطع (FG-MD) [ 10 ] أو ModRefiner [ 11 ]
  • 6- شرح وظائف البيولوجيا القائمة على البنية بواسطة COACH [ 12 ]

خادم عبر الإنترنت

يتيح خادم I-TASSER للمستخدمين إنشاء تنبؤات تلقائية لبنية البروتين ووظيفته.

  • مدخل
    • إلزامي:
      • تسلسل الأحماض الأمينية بطول يتراوح من 10 إلى 1500 حمض أميني
    • اختياري (يمكن للمستخدم توفير قيود وقوالب اختيارية للمساعدة في نمذجة I-TASSER):
      • قيود الاتصال
      • خرائط المسافة
      • تضمين قوالب خاصة
      • استبعاد القوالب الخاصة
      • البنى الثانوية
  • الناتج
    • التنبؤ بالبنية:
      • التنبؤ بالبنية الثانوية
      • التنبؤ بإمكانية الوصول إلى المذيب
      • أفضل 10 طرق لمحاذاة الخيوط من شركة LOMETS
      • أفضل 5 نماذج ذرية كاملة الطول (مرتبة بناءً على كثافة التجمعات الذرية)
      • أفضل 10 بروتينات في بنك بيانات البروتينات (PDB) الأقرب هيكليًا إلى النماذج المتوقعة
      • الدقة المقدرة للنماذج المتوقعة (بما في ذلك درجة الثقة لجميع النماذج، ودرجة TM المتوقعة ، و RMSD للنموذج الأول، وخطأ كل بقايا لجميع النماذج)
      • تقدير معامل B
    • التنبؤ بالوظيفة:
      • تصنيف الإنزيمات (EC) ودرجة الثقة
      • مصطلحات علم الجينات (GO) ودرجة الثقة
      • مواقع ارتباط الليجاند ودرجة الثقة
      • صورة لمواقع ارتباط الليجاند المتوقعة

جناح مستقل

مجموعة برامج I-TASSER هي حزمة برامج حاسوبية مستقلة قابلة للتنزيل، طوّرها مختبر يانغ تشانغ للتنبؤ ببنية البروتينات وتحسينها، ولتحديد وظائف البروتينات بناءً على بنيتها. [ 13 ] وبموجب ترخيص I-TASSER، يُتاح للباحثين الوصول إلى البرامج المستقلة التالية:

  • I-TASSER: حزمة I-TASSER مستقلة للتنبؤ بالبنية ثلاثية الأبعاد للبروتين وتحسينها.
  • COACH: برنامج لشرح الوظائف يعتمد على COFACTOR و TM-SITE و S-SITE.
  • COFACTOR: برنامج للتنبؤ بموقع ارتباط الليجاند، ورقم EC، ومصطلح GO.
  • TM-SITE: نهج قائم على البنية للتنبؤ بموقع ارتباط الليجاند.
  • S-SITE: نهج قائم على التسلسل للتنبؤ بموقع ارتباط الليجاند.
  • LOMETS: مجموعة من برامج الخيوط المثبتة محليًا للتعرف على طي البروتين في الخادم الفائق.
  • MUSTER: برنامج ترابط لتحديد القوالب من مكتبة بنية البروتين غير المتكررة.
  • SPICKER: برنامج تجميع لتحديد نموذج البروتين شبه الأصلي من نماذج الهيكل الوهمية.
  • HAAD: برنامج لإضافة ذرات الهيدروجين بسرعة إلى هياكل الذرات الثقيلة للبروتين.
  • EDTSurf: برنامج لإنشاء أسطح مثلثة لجزيئات البروتين.
  • ModRefiner: برنامج لإنشاء وتحسين نماذج البروتين على المستوى الذري من آثار C-alpha.
  • NW-align: برنامج قوي لمحاذاة تسلسل البروتين بواسطة خوارزمية Needleman-Wunsch .
  • PSSpred: برنامج عالي الدقة للتنبؤ بالبنية الثانوية للبروتين .
  • المكتبة: مكتبة قوالب I-TASSER الهيكلية والوظيفية يتم تحديثها أسبوعيًا وهي متاحة مجانًا لمستخدمي I-TASSER.

وثائق المساعدة

  • يمكنك العثور على تعليمات حول كيفية تنزيل وتثبيت حزمة I-TASSER في ملف README.txt .

مراجع

  1. روي أ ، كوتشوكورال أ، تشانغ ي (2010). "I-TASSER: منصة موحدة للتنبؤ الآلي ببنية البروتين ووظيفته" . بروتوكولات الطبيعة . 5 (4): 725-738 . doi : 10.1038/nprot.2010.5 . PMC 2849174. PMID 20360767 .  
  2. ↑ روي أ، يانغ ج، تشانغ ي (2012). "COFACTOR: خوارزمية مقارنة دقيقة لتحديد وظائف البروتينات بناءً على بنيتها" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 40 (عدد خادم الويب): W471– W477. doi : 10.1093/nar/gks372 . PMC 3394312. PMID 22570420 .  
  3. ↑ تشانغ سي، فريدولينو بي إل، تشانغ واي (2017). "COFACTOR: تحسين التنبؤ بوظيفة البروتين من خلال دمج معلومات البنية والتسلسل وتفاعل البروتين-البروتين" . أبحاث الأحماض النووية . 45 (W1): W291– W299 . doi : 10.1093/nar/gkx366 . PMC 5793808. PMID 28472402 .  
  4. ↑ Zheng W, Wuyun Q, Li Y, Liu Q, Zhou X, Peng C, Zhu Y, Freddolino L, Zhang Y (2025). "التنبؤ ببنية البروتين أحادي النطاق ومتعدد النطاقات باستخدام التعلم العميق مع DI-TASSER" . Nature Biotechnology . doi : 10.1038/s41587-025-02654-4 .
  5. ↑ مولت، ج. وآخرون (1995). "تجربة واسعة النطاق لتقييم طرق التنبؤ ببنية البروتين" . البروتينات . 23 (3): ii– iv. doi : 10.1002/prot.340230303 . PMID 8710822 .  
  6. ↑ باتي، جيه إن؛ وآخرون (2007). "التنبؤات الآلية للخادم في CASP7" . البروتينات . 69 (ملحق 8): 68-82 . doi : 10.1002/prot.21761 . PMID 17894354 .  
  7. ↑ وو إس، تشانغ واي (2007). "لوميتس: خادم محلي للترابط الفائق للتنبؤ ببنية البروتين" . أبحاث الأحماض النووية . 35 (10): 3375-3382 . doi : 10.1093/nar/ gkm251 . PMC 1904280. PMID 17478507 .  
  8. ↑ سويندسن، ر. هـ.، ووانغ، ج. س. (1986). "محاكاة مونت كارلو المُقلَّدة للزجاج المغزلي". رسائل المراجعة الفيزيائية . 57 (21): 2607-2609 . رمز Bibcode : 1986PhRvL..57.2607S . doi : 10.1103/physrevlett.57.2607 . PMID 10033814 . 
  9. ↑ Zhang Y, Skolnick J (2004). "SPICKER: منهجية التجميع لتحديد طيات البروتين شبه الأصلية". مجلة الكيمياء الحاسوبية . 25 (6): 865-871 . doi : 10.1002/jcc.20011 . PMID 15011258 . 
  10. ↑ تشانغ جيه، ليانغ واي، تشانغ واي (2011). "تحسين بنية البروتين على المستوى الذري باستخدام أخذ عينات التشكيل الديناميكي الجزيئي الموجه بالقطع" . ستراكشر . 19 ( 12): 1784-1795 . doi : 10.1016/j.str.2011.09.022 . PMC 3240822. PMID 22153501 .  
  11. ↑ Xu D, Zhang Y (2011). "تحسين الواقعية الفيزيائية والدقة الهيكلية لنماذج البروتين من خلال تقليل الطاقة على المستوى الذري على مرحلتين" . مجلة الفيزياء الحيوية . 101 (10): 2525-2534 . Bibcode : 2011BpJ...101.2525X . doi : 10.1016/j.bpj.2011.10.024 . PMC 3218324. PMID 22098752 .  
  12. ↑ يانغ جيه، روي إيه، تشانغ واي (2013). "التعرف على موقع ارتباط البروتين بالرابط باستخدام مقارنة البنية الفرعية التكميلية الخاصة بالارتباط ومحاذاة ملف تعريف التسلسل" . المعلوماتية الحيوية . 29 (20): 2588-2595 . doi : 10.1093/bioinformatics/btt447 . PMC 3789548. PMID 23975762 .  
  13. ↑ يانغ جيه، روي إيه، تشانغ واي (2015). "مجموعة أدوات I-TASSER: التنبؤ ببنية البروتين ووظيفته" . مجلة Nature Methods . 12 (1): 7-8 . doi : 10.1038/nmeth.3213 . PMC 4428668. PMID 25549265 .