{"id":22652,"date":"2018-03-27T10:00:15","date_gmt":"2018-03-27T08:00:15","guid":{"rendered":"http:\/\/www.h-its.org\/?p=22652"},"modified":"2019-06-06T11:28:50","modified_gmt":"2019-06-06T09:28:50","slug":"proteinanalyse-weniger-ist-mehr","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2018\/03\/27\/proteinanalyse-weniger-ist-mehr\/","title":{"rendered":"Proteinanalyse: Weniger ist mehr"},"content":{"rendered":"\n

CONAN hilft! Das neue Software-Programm f\u00fcr Molekularbiologie-Simulationen komprimiert 3D-Visualisierungen zu sogenannten \u201econtact maps\u201c und erleichtert damit die Untersuchung von Proteinstrukturen. Das von den HITS Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen entwickelte Tool CONAN (CONtact ANalysis) wurde nun im \u201eBiophysical Journal\u201c vorgestellt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Proteine sind immer in Bewegung und wechseln dadurch st\u00e4ndig ihre Gestalt, auch \u201eKonformationen\u201c genannt. Molekulardynamik-Simulationen beantworten typischerweise die Frage, wie m\u00f6gliche Konformationen genau aussehen k\u00f6nnten. Die Struktur von Proteinen ist allerdings sehr komplex und gedr\u00e4ngt, so dass m\u00f6gliche \u00c4nderungen in der Anordnung der Strukturen aufgrund der zahlreichen zu beachtenden Koordinaten eine besondere Herausforderung darstellen. Zur Verarbeitung dieser gro\u00dfen Datenmengen werden daher oft kreative 3D-Visualisierungen erstellt. Doch auch deren Auswertung ist sehr aufwendig und es besteht die Gefahr, dass wichtige Details \u00fcbersehen werden. Dies f\u00fchrte bisher zu gleich zwei Problemen: Wissenschaftler hatten nicht nur Schwierigkeiten, ihre Ergebnisse zu visualisieren, es bestand f\u00fcr sie zudem das Risiko, wichtige Aspekte ihrer eigenen Daten zu \u00fcbersehen. Das neue Analyse-Tool CONAN (CONtact ANalysis)<\/strong>, das in der Molecular Biomechanics-Gruppe am HITS<\/strong> entwickelt wurde, kann diese Probleme l\u00f6sen. Die Software komprimiert dazu die zuvor erstellten 3D-Visualisierungen in einfachere 2D-Bilder, bekannt als \u201cContact maps\u201d, die die wichtigsten Interaktionen von Proteinen erfassen.<\/p>\n\n\n\n

\u201cContact maps\u201d vermessen die Abst\u00e4nde zwischen den Aminos\u00e4uren und fassen dadurch die 3D-Strukturen von Proteinen in 2D-Bilder zusammen. Diese Art der Darstellung vereinfacht die Interpretation der Daten, da wichtige \u00c4nderungen einfacher zu sehen sind. Bisher wurden diese \u201cContact maps\u201d ausschlie\u00dflich dazu genutzt eine einzige Struktur zu analysieren, also zum Beispiel zur Untersuchung eines Proteins zu einem bestimmten Zeitpunkt, wie etwa in der \u201eProtein Data Base\u201c (PDB)<\/a>. Mit dem neuen Tool kann aber eine ganze Serie an Strukturen analysiert und sogar Animationen aus mehreren \u201eContact maps\u201c erstellt werden. Diese neue Analyse erweitert die bekannte Aussage \u201eein Bild sagt mehr als tausend Worte\u201d: Statt nur ein Bild, kann nun eine ganze Bildreihe analysiert und dadurch eventuelle Untergruppen oder \u00dcberg\u00e4nge in den Konformationen gefunden werden.<\/p>\n\n\n\n

Bisherige Versuche die dynamische Komponente von Proteinstrukturen zu untersuchen, verliefen bisher meistens \u201ead hoc\u201c durch eigens daf\u00fcr erstellte Skripte, da es schlicht kein vereinheitlichtes Tool f\u00fcr solche Analysen gab. Das f\u00fchrte dazu, dass die durchgef\u00fchrten Messungen inkonsistent und miteinander nicht direkt vergleichbar waren. Die neue Software CONAN hingegen ist standardisiert, benutzerfreundlich, und bietet vielfache Analysemethoden, wie etwa Hauptkomponentenanalyse und Clusteranalyse. Damit f\u00fcllt das von den HITS Wissenschaftlern Csaba Daday<\/strong> und Frauke Gr\u00e4ter<\/strong>, sowie HITS-Alumnus Davide Mercadante<\/strong>, entwickelte Tool eine L\u00fccke. Das Software-Paket ist einfach zu nutzen und erfordert keine Erfahrung in Programmierung. Es dient dazu Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen zu helfen, die sich mit Molekulardynamik-Simulationen besch\u00e4ftigen, ihre Ergebnisse besser zu verstehen und zu pr\u00e4sentieren. Die einheitliche Verwendung dieses Tools kann dabei helfen, dass gleiche Methoden genutzt werden und damit die Ergebnisse einfacher zu vergleichen sind. Das Tool ist frei zug\u00e4nglich, kostenlos und wird vom Team am HITS st\u00e4ndig optimiert. Bei offenen Fragen oder Feedback bitte an Csaba Daday von der Molecular Biomechanics-Gruppe wenden.<\/p>\n\n\n\n

CONAN ist frei verf\u00fcgbar hier. <\/a><\/p>\n\n\n\n

Beispiele zur Anwendung gibt es auf dem Blog<\/a> sowie auf YouTube<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Artikel im „Biophysical Journal“:<\/h2>\n\n\n\n

CONAN: A Tool to Decode Dynamical Information from Molecular Interaction Maps.<\/a> Davide Mercadante, Frauke Gr\u00e4ter, Csaba Daday. Biophysical Journal,
Volume 114, Issue 6, p1267\u20131273, 27 March 2018. DOI: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.bpj.2018.01.033<\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftlicher Kontakt:<\/h2>\n\n\n\n

Prof. Dr. Frauke Gr\u00e4ter
Gruppenleiterin \u201eMolecular Biomechanics\u201c
HITS – Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien
E-mail: frauke.graeter@h-its.org<\/a><\/p>\n\n\n\n

Dr. Csaba Daday
Mitglied der Gruppe \u201eMolecular Biomechanics\u201c
HITS – Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien
E-mail: Csaba.Daday@h-its.org<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Transformation einer 3D-Struktur durch CONAN. Links: Die 3D-Struktur des Proteins Ubiquitin. Rechts: Die durch CONAN erstellte Contact Map mit Angaben \u00fcber einzelne Abst\u00e4nde.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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