HHpred

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HHpred

Detect remote homologies by comparison of hidden Markov models

Dep. of Protein Evolution at the Max-Planck Institute for Developmental Biology

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Short Description

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HHsearch ist ein Programm für die Proteinsequenzsuche, das für nicht-kommerzielle Zwecke kostenlos ist. HHpred ist ein kostenloser Server zur Vorhersage von Proteinfunktionen und Proteinstrukturen, der auf der HHsearch-Methode basiert. HHpred/HHsearch gehören zu den populärsten Methoden für die Vorhersage von Proteinstrukturen und die Erkennung von entfernt verwandten Sequenzen und wurden über 380 Mal zitiert.

Sequenzsuchen werden häufig von Biologen durchgeführt, um die Funktion eines unbekannten Proteins aus seiner Sequenz abzuleiten. Zu diesem Zweck wird die Sequenz des Proteins mit den Sequenzen anderer Proteine in öffentlichen Datenbanken verglichen und seine Funktion aus den ähnlichsten Sequenzen abgeleitet. Oft können bei einer solchen Suche keine Sequenzen mit annotierten Funktionen gefunden werden. In diesem Fall sind empfindlichere Methoden erforderlich, um weiter entfernte verwandte Proteine oder Proteinfamilien zu identifizieren. Aus diesen Beziehungen lassen sich Hypothesen über die Funktionen, die Struktur und die Domänenzusammensetzung des Proteins ableiten. HHsearch führt mit einer Proteinsequenz eine Suche in Datenbanken durch. Der HHpred-Server und das HHsearch-Softwarepaket bieten viele populäre, regelmäßig aktualisierte Datenbanken wie die Protein Data Bank sowie die InterPro-, Pfam-, COG- und SCOP-Datenbanken an.

HHpred/HHsearch gehört zur Klasse der Profil-Profil-Vergleichswerkzeuge, die die bisher empfindlichsten Sequenzsuchmethoden umfassen. Sie stellen sowohl die Abfragesequenz als auch die Datenbanksequenzen durch Sequenzprofile, auch positionsspezifische Scoring-Matrizen (PSSMs) genannt, dar. Die Profile werden aus einem Multiple Sequence Alignment verwandter Sequenzen berechnet, die in der Regel mit dem Programm PSI-BLAST des National Center for Biotechnology Information (NCBI) erfasst werden. Ein Profil ist eine Matrix, die für jede Position in der Abfragesequenz den Ähnlichkeitsscore für die 20 Aminosäuren enthält. Diese Scores werden aus den Häufigkeiten der Aminosäuren an den entsprechenden Positionen in der Mehrfachsequenzausrichtung berechnet. Da Profile viel mehr Informationen enthalten als eine einzelne Sequenz (z. B. den positionsspezifischen Erhaltungsgrad), sind Profil-Profil-Vergleichsmethoden viel leistungsfähiger als Sequenz-Sequenz-Vergleichsmethoden wie BLAST oder Profil-Sequenz-Vergleichsmethoden wie PSI-BLAST.

HHpred/HHsearch stellt Abfrage- und Datenbankproteine durch Hidden-Markov-Modelle (HMMs) dar, eine Erweiterung von Sequenzprofilen, die auch positionsspezifische Aminosäure-Einfügungs- und -Löschungshäufigkeiten erfassen. HHsearch durchsucht eine Datenbank von HMMs mit einem Abfrage-HMM. Bevor mit der Suche in der eigentlichen HMM-Datenbank begonnen wird, erstellt HHsearch/HHpred ein Multiple-Sequence-Alignment verwandter Sequenzen unter Verwendung einer kontextspezifischen Version von PSI-BLAST, genannt CSI-BLAST. Aus diesem Alignment wird ein Profil-HMM berechnet. Die Datenbanken enthalten HMMs, die auf die gleiche Weise mit PSI-BLAST vorberechnet werden. Die Ergebnisse von HHpred und HHsearch sind eine Rangliste der Datenbankübereinstimmungen (einschließlich E-Werte und Wahrscheinlichkeiten für eine echte Beziehung) und die paarweisen Abfrage-Datenbank-Sequenzausrichtungen. Eine Suche in der PDB-Datenbank nach Proteinen mit gelöster 3D-Struktur dauert nur wenige Minuten. Wird in der PDB-Datenbank eine signifikante Übereinstimmung mit einem Protein mit bekannter Struktur (einer „Vorlage“) gefunden, ermöglicht HHpred die Erstellung eines Homologiemodells mit der MODELLER-Software, ausgehend von der paarweisen Abfrage-Vorlage-Ausrichtung.

Zu den Anwendungen von HHpred/HHsearch gehören die Vorhersage von Proteinstrukturen, Funktionen, Domänen, Domänengrenzen und die evolutionäre Klassifizierung von Proteinen. Im CASP7-Benchmark-Experiment belegte HHpred5 den 2. Platz von 68 automatischen Strukturvorhersage-Servern und war dabei mehr als 50 Mal schneller als die besten 20 Server.

Links

http://toolkit.tuebingen.mpg.de/hhpred

http://toolkit.lmb.uni-muenchen.de/hhpred

Anforderungen

Webserver

Benutzerhinweise

CASP-Website: http://predictioncenter.org/

Homologieerkennung von Außenmembranproteinen: HHomp

Siehe Hilfe:Referenzen für die Verwaltung von Referenzen in EcoliWiki.