โปรแกรมวิเคราะห์ฮอมอโลยีของโปรตีนโดยใช้แผนภูมิ 2 มิติของกรดอะมิโน

Abstract

ความก้าวหน้าทางพันธุวิศวกรรม และชีวเคมี ทำให้ทราบถึงลำดับของกรดอะมิโนของโปรตีนมากมาย การทดสอบฮอมอโลยีของโปรตีนจากลำดับของกรดอะมิโนยังมีข้อจำกัดอยู่มาก วิธีการที่นิยมใช้และเป็นมาตรฐานในปัจจุบันคือ วิธี alignment ลำดับของกรดอะมิโน แต่วิธีการนี้ยังประสบปัญหาอันเกิดจาก การเว้นช่วง (gap) และการมี sequence identity ต่ำ ซึ่งทำให้ไม่สามารถทดสอบความคล้ายกันของลำดับของกรดอะมิโนได้ การวิเคราะห์ลำดับของกรดอะมิโนโดยปรับข้อมูลให้อยู่ในรูปแผนภูมิ 2 มิติเป็นเทคนิคที่มีผู้นำมาใช้อย่างได้ผลในการทำนายโครงสร้างทุติยภูมิและความคล้ายของโปรตีน โครงการนี้ได้นำแนวคิดนี้มาผนวกกับข้อมูลทางเคมี และชีวเคมีของกรดอะมิโนแต่ละตัว สร้างแผนภูมิ 2 มิติใหม่ เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบฮอมอโลยีหรือความคล้ายของโปรตีน ด้วยแนวคิดที่ว่าโปรตีนที่ฮอมอโลกัสกันจะให้แผนภูมิ 2 มิติที่เหมือนกันหรือคล้ายกัน แล้วใช้ neural networks ช่วยในการพิจารณาความเหมือนกันหรือคล้ายกันของแผนภูมิ 2 มิติใหม่ที่สร้างขึ้น พบว่าเมื่อนำโปรตีนที่มี sequence identity ต่าง ๆ กัน ตั้งแต่ร้อยละ 35 ถึง ร้อยละ 97 มาสร้างแผนภูมิ 2 มิติ ผลที่ได้คือ โปรตีนที่ฮอมอโลกัสกันก็จะให้แผนกูมิ 2 มิติที่เหมือนหรือคล้ายกัน และได้สร้างโครงข่ายประสาทเทียมพิจารณาความเหมือนหรือคล้ายกันของแผนภูมิ 2 มิติขนาดเล็ก ที่เกิดจากลำดับของกรดอะมิโน 18 ตัว จากโปรตีน 5 กลุ่ม พบว่าโครงข่ายประสาทเทียมสามารถพิจารณาเปรยบเทียบได้ถูกต้องประมาณร้อยละ 86 ถึง ร้อยละ 92