Нахождение вторичной структуры. Зная вклады отдельных взаимодействий в стабильность a-спирали, мы можем рассчитать свободную энергию спирализации любого участка цепи, а следовательно и Больцмановскую вероятность образования спирали в любом месте полипептидной цепи, еще не свернувшейся в глобулу.
Суммируя и усредняя эти вероятности, мы можем рассчитать и среднюю спиральность такого несвернутого полипептида.
Потом результат можно сравнить с опытными данными например, с КД спектрами. Переходя к расчету и предсказанию вторичной структуры белков, глобулярных белков, необходимо учесть, что здесь к взаимодействиям, существующим в несвернутых цепях, добавляется взаимодействие каждого участка цепи с глобулой, строения которой мы не знаем. Точнее, мы не знаем ее детального строения, но знаем, что участки цепи как-то примыкают к гидрофобному ядру белка. В простейшем приближении взаимодействие с ядром можно аппроксимировать взаимодействием с гидрофобным озером, на котором плавает белковая цепь. Зная из опыта силу гидрофобных взаимодействий, а из стереохимии a- и b-структуры мотивы чередования в цепи боковых групп, глядящих в одну и ту же сторону и способных, следовательно, одновременно взаимодействовать с гидрофобной поверхностью, мы можем сосчитать вероятность образования a-спирали и b-структуры в каждом месте белковой цепи. В этом направлении достигнуты определённые результаты. Степень предсказания может достигать до 72 . 2.4.3.Метод протягиванияПредсказывая структуру белка, не имеющего видимой гомологии с белками уже расшифрованными, можно попробовать взять, одну за другой, все пространственные структуры из Банка, наложить возможно, с некоторыми выпетливаниями цепь этого белка на каждую из них, и посмотреть, какая из этих пространственных структур даст для нашей цепи наибольший энергетический выигрыш.
При этом мы должны разрешать цепи то идти по скелету структуры, то выпетливаться или сокращать имеющиеся в скелете выпетливания если это увеличивает энергетический выигрыш.
Такой подход называют методом протягивания threading method. Он был предложен Б.А.Ревой в 1990 г. и независимо, в более простом и более удобном варианте Д. Айзенбергом и его группой в 1991 г. Сейчас метод протягивания стал весьма популярным методом опознавания структур новых белков по их аналогии со старыми. В общем, работа по протягиванию напоминает поиск гомологии, только на этот раз выравниваются не две первичные структуры, новая и старая, а новая первичная структура со старым белковым скелетом.
Здесь возникают аналогичные проблемы, как в любом предсказательном методе.
Во первых, конформацию даже тех кусков цепи, что наложены на скелет, мы знаем с большой погрешностью ведь мы не знаем конформации боковых групп, а именно они, в основном, и взаимодействуют. Далее, мы не знаем конформации всех выпетливаний. Оценка показывает, что при протягивании мы знаем примерно половину взаимодействий в белковой цепи, а вторую не знаем.
Значит, опять мы вынуждены судить о структуре белка по части взаимодействий, действующих в его цепи. Значит, опять наши предсказания могут носить только вероятный характер. Во-вторых, как перебрать все наложения и найти лучшие. Здесь приходит на помощь динамическое программирование и его вариант статистическая механика одномерных систем цепных молекул для расчета протягивания цепи через скелет теория самосогласованного поля для расчета действующего на цепь молекулярного поля в каждой точке скелета стохастическая минимизация энергии методом Монте-Карло а также разные варианты метода ветвей и границ, и т.д. 2.4.4.