Exploiting protein fragments in protein modelling and function prediction

Abstract

Proteins are the basic functional and structural blocks of life. Knowledge of their structure and function is key to understand how it works. Lately, the gap between new discovered proteins and systematically studied ones has increased due to the advance of sequencing techniques. As experimental methods are not able to keep up with the growing data, computational approximations to fill that gap are required. This thesis presents the study of protein loops (aperiodic regions in their three dimensional conformation) and their computational applications. It describes the latest developments regarding their classification (ArchDB), their use in protein structure modelling (Frag’r’Us) and in protein function prediction (Archer). It takes a special focus in protein redesign, which can be exploited to produce catalyst for non-biological processes or to design new synthetic biology pathways.

Les proteïnes son els blocs funcionals i estructurals de la vida. Conèixer la seva estructura i funció és vital per entendre-la. Últimament, la diferència entre noves proteïnes descrites i proteïnes estudiades sistemàticament ha augmentat explosivament degut a les noves tècniques de seqüenciació. Donat que el mètodes experimentals no poden fer-ho, és responsabilitat dels mètodes computacionals minimitzar aquesta diferència. Aquesta tesis presenta un estudi sobre els llaços de proteïnes (les regions aperiòdiques en la seva conformació tridimensional) i les seves aplicacions computacionals. Descriu els últims avanços referents a la seva classificació (ArchDB) i la seva utilitat en el modelatge de proteïnes (Frag’r’Us) i en la predicció de la seva funció (Archer). Fa un especial èmfasis en el seu redisseny, el qual pot ser explotat per catalitzar processos no-biològics o per el disseny sintètic de funcions biològiques.