A New Method for Unbiased Comparison of Protein Structures

Abstract

While there exist several excellent algorithms for protein sequence comparison, the comparison of protein structures is more difficult This paper presents a method for a sequence-independent, unbiased comparison of protein structures. The method treats each protein as a collection of a carbons without any regard to sequence or chain-connectivity. Heuristics are used to select a series of subsets of atoms in each of the protein structures. These subsets of atoms are then compared using a subgraph-isomorphism search technique. Partial matches thus obtained are then used to superpose one protein onto the other. A simple scoring function is then used to determine the validity of the match This method has been applied to a set of about 100 diverse proteins. Several proteins known to have similar structures were identified by the method A few protein-pairs not widely recognized to have structural similarities were also identified.

Resume

Alors qu’il existe plusieurs excellents algorithmes pour la comparaison séquentielle des protéines, la comparaison de la structure des protéines est plus difficile. On présente ici une méthode indépendante des séquences pour une comparaison impartiale de la structure des protéines. La méthode considére chaque protéine comme un ensemble d’α-carbones, sans aucune considération séquentielle ou de connectivité de chaine. Des procédures heuristiques sont employées pour sélectionner des séries de sous-groupes d’atomes dans les structures de protéines. Ces sous-groupes d’atomes sont ensuite comparés entre eux par une technique de recherche d’isomorphisme des sous-graphes. Des concordances partielles ainsi obtenues sont ensuite utilisées pour superposer une protéine sur une autre. Une simple fonction de pondération est ensuite utilisée pour apprécier la valeur de la concordance. Cette méthode à été appliquée à une population d’une centaine de protéines variées. Plusieurs protéines ayant des structures similaires connues ont été identifiées par cette méthode. Quelques paires de protéines, en général sans reconnaissance universelle de leurs similarités structurelles, ont aussi été identifiées.