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Séance de cours

Protein Structure Prediction

Dans cours

PHYS-754: Lecture series on scientific machine learning

This lecture presents ongoing work on how scientific questions can be tackled using machine learning. Machine learning enables extracting knowledge from data computationally and in an automatized way. We will learn on examples how this is influencing the v ...

Description

Cette séance de cours se concentre sur la prédiction de la structure des protéines en analysant le contact entre les acides aminés. L'instructeur explique l'importance de l'alignement de séquences multiples, de la matrice de covariance, des informations mutuelles et de l'analyse de couplage direct (DCA). La mise en œuvre du champ moyen DCA est mise en évidence pour sa rapidité et sa précision dans la prédiction des contacts protéiques. La séance de cours couvre également l'utilisation de la modélisation de l'entropie maximale, de la méthode de pseudo-vraisemblance et des techniques de régularisation pour améliorer la prédiction des contacts dans les protéines.

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Enseignant·e·s (10)

Philippe Schwaller

Matthieu Wyart

Giuseppe Carleo

Giuseppe Carleo is a computational quantum physicist, whose main focus is the development of advanced numerical algorithms tostudy challenging problems involving strongly interacting quantum systems.He is best known for the introduction of machine learning techniques to study both equilibrium and dynamical properties,based on a neural-network representations of quantum states, as well for the time-dependent variational Monte Carlo method.He earned a Ph.D. in Condensed Matter Theory from the International School for Advanced Studies (SISSA) in Italy in 2011.He held postdoctoral positions at the Institut d’Optique in France and ETH Zurich in Switzerland, where he alsoserved as a lecturer in computational quantum physics.In 2018, he joined the Flatiron Institute in New York City in 2018 at the Center for Computational Quantum Physics (CCQ), working as a Research Scientist and project leader, and also leading the development of the open-source project NetKet.Since September 2020 he is an assistant professor at EPFL, in Switzerland, leading the Computational Quantum Science Laboratory (CQSL).

Paolo De Los Rios

Paolo De Los Rios earned his master in Electronic Engineering at the Turin Institute of Technology (Politecnico di Torino) in May 1993. In November 1993 he moved to Trieste, Italy, to enter the PhD program in Theoretical Condensed Matter Theory at the International School for Advanced Studies (SISSA/ISAS) where he obtained the PhD degree in October 1996 for his work on the statistical physics of disordered systems. After a one year postdoc at the Max-Planck Institute for the Physics of Complex Systems in Dresden, Germany, in November 1997 he moved to the University of Fribourg, Switzerland, to join the group of Prof. Yi-Cheng Zhang. There he has worked on various applications of statistical physics to complex systems. In September 2000 he has been appointed Assistant Professor in Statistical Physics of Living Matter and Complex Systems at the Institute of Theoretical Physics of the University of Lausanne, Switzerland. Since April 2010 he is Associate Professor at the Institute of Theoretical Physics of the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland.

Michele Ceriotti

Source officielle

Concepts associés (32)

Prédiction de la structure des protéines

La prédiction de la structure des protéines est l'inférence de la structure tridimensionnelle des protéines à partir de leur séquences d'acides aminés, c'est-à-dire la prédiction de leur pliage et de leur structures secondaire et tertiaire à partir de leur structure primaire. La prédiction de la structure est fondamentalement différente du problème inverse de la conception des protéines. Elle est l'un des objectifs les plus importants poursuivis par la bioinformatique et la chimie théorique.

Structure des protéines

La structure des protéines est la composition en acides aminés et la conformation en trois dimensions des protéines. Elle décrit la position relative des différents atomes qui composent une protéine donnée. Les protéines sont des macromolécules de la cellule, dont elles constituent la « boîte à outils », lui permettant de digérer sa nourriture, produire son énergie, de fabriquer ses constituants, de se déplacer, etc. Elles se composent d'un enchaînement linéaire d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques.

Protéine

redresse=1.36|vignette|Représentation d'une protéine, ici deux sous-unités d'une molécule d'hémoglobine. On observe les représentées en couleur, ainsi que deux des quatre molécules d'hème, qui sont les groupes prosthétiques caractéristiques de cette protéine. redresse=1.36|vignette|Liaison peptidique –CO–NH– au sein d'un polypeptide. Le motif constitue le squelette de la protéine, tandis que les groupes liés aux sont les chaînes latérales des résidus d'acides aminés.

Structure tertiaire

En biochimie, la structure tertiaire ou tridimensionnelle est le repliement dans l'espace d'une chaîne polypeptidique. Ce repliement donne sa fonctionnalité à la protéine, notamment par la formation du site actif des enzymes. . La structure tertiaire correspond au degré d'organisation supérieur aux hélices α ou aux feuillets β. Ces protéines possèdent des structures secondaires associées le long de la chaîne polypeptidique. Le repliement et la stabilisation de protéines à structure tertiaire dépend de plusieurs types de liaisons faibles qui stabilisent l'édifice moléculaire.

Structure quaternaire

vignette|Structure quaternaire de l'hémoglobine humaine. Deux sous-unités α et deux sous-unités β forment le tétramère fonctionnel de l'hémoglobine. Elles sont arrangées avec un enchaînement de type αβαβ. La structure quaternaire d'une protéine multimérique est la manière dont sont agencées les différentes chaînes protéiques, ou sous-unités, à l'état natif les unes par rapport aux autres. Ce qualificatif ne s'applique qu'aux protéines multimériques, c'est-à-dire ne contenant pas qu'une seule sous unité.

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Couvre la structure de la membrane plasmique, la composition des protéines, les variations des acides gras, le repliement des protéines et les propriétés des acides aminés.

Protein Structure Prediction

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