From Daan
Jump to: navigation, search
(→‎Inleiding)
 
(34 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
  
  
−
[[Image:Tegelzetten3.jpg|thumb|right|Een versailles-patroon.]]
+
[[Image:proteinpowder.jpg|thumb|right|Fold or be folded.]]
 
==Inleiding==
 
==Inleiding==
  
−
Eiwitten zijn lange strengen van aminozuren die veel belangrijke processen in het menselijk lichaam beregelen. Het is bekend dat eiwitten 'opgevouwen' in de lichaamscellen opgeborgen zitten, en dat de specifieke vouwing is bepalend voor de functie; verkeerd gevouwen eiwitten staan aan de basis van onder andere kanker, Alzheimer en taaislijmziekte. Het is daarom van groot belang voor zowel de farmaceutische industrie als de medische wetenschap om iets te kunnen zeggen over de exacte vorm van de vouwing.
+
Eiwitten zijn lange strengen van aminozuren die veel belangrijke processen in het menselijk lichaam beregelen. Het is bekend dat eiwitten 'opgevouwen' in de lichaamscellen opgeborgen zitten, en dat de specifieke vouwing bepalend is voor het functioneren; verkeerd gevouwen eiwitten staan aan de basis van onder andere kanker, Alzheimer en taaislijmziekte. Het is daarom van groot belang voor zowel de farmaceutische industrie als de medische wetenschap om iets te kunnen zeggen over de exacte vorm van de vouwing.
  
  
−
Gelukkig is er is het één en ander bekend over het mechanisme achter de vouwing: hydrofobe aminozuren (H) willen graag 'naast elkaar' liggen, polaire aminozuren (P) hebben die voorkeur niet. Als twee hydrofobe aminozuren naast elkaar liggen ontstaat er namelijk een 'bond' door de aantrekkende kachten tussen de twee en hoe meer bonds, hoe stabieler het eiwit.
+
Nu is er is het één en ander bekend over het mechanisme: hydrofobe aminozuren (H) willen graag 'naast elkaar' liggen, polaire aminozuren (P) hebben die voorkeur niet. Als twee hydrofobe aminozuren naast elkaar liggen ontstaat er namelijk een 'H-bond' door de aantrekkende kachten tussen de twee. En hoe meer bonds, hoe stabieler het eiwit. Voor de wetenschappers en farmaceuten is het belangrijk om te weten tot welke stabiliteit van het eiwit maximaal gevouwen zou kunnen worden. Het doel is dus de gegeven eiwitten zo op te vouwen, dat ze zo stabiel mogelijk zijn.
  
  
−
In deze case gaan we, om de boel enigzins beheersbaar te houden, uit van een 2D grid waarop we eiwitten vouwen met alleen P's en H's. Als twee H's naast elkaar liggen krijgt het totale eiwit een -1 op de score. Voor de wetenschappers en farmaceuten is het belangrijk om te weten tot welke stabiliteit van het eiwit maximaal gevouwen kan worden.
+
<Center>
 +
{| align="center" | style=" align="center"; text-align: center; margin-left: 1em; margin-bottom: 1em; font-size: 100%;"
 +
|-
 +
|valign="bottom" |[[Image:GoodBadFoldings.jpg|thumb|upright=2.5|border| '''Links:''' een eiwit van vier polaire en vier hydrofobe aminozuren. '''Midden:''' een relatief stabiele vouwing met twee H-bonds. '''Rechts:''' een onstabiele vouwing vanwege het ontbreken van H-bonds. ]]
 +
|}
 +
</Center>
  
 +
 +
 +
 +
Om de boel enigzins beheersbaar te houden gaan we uit van een 2D grid waarbij we ieder aminozuur op een gridpunt komt te liggen. Het volgende aminozuur ligt op één van de aangrenzende gridpunten waardoor we eiwitten 'gevouwen' kunnen neerleggen, met hoeken van telkens 90 graden. Als twee H's naast elkaar op het grid liggen krijgt het totale eiwit een -1 op de score. Hoe lager de score, hoe stabieler het eiwit.
  
 
==Opdracht==
 
==Opdracht==
  
−
a) Schrijf een algoritme dat eiwitten 1, 2, 3, 4 en 5 kan vouwen naar een stabiele conformatie
+
a) Schrijf een algoritme dat het eiwit HHPHHHPH zo goed mogelijk vouwt. Probeer ook te kwantificeren ''hoe goed'' de vouwing is.
−
in 2 dimensies (tabel S1)
+
 
 +
 
 +
b) Vouw de volgende eiwitten zo goed mogelijk. Ze zijn langer, maar zijn ze ook moeilijker?
 +
 
 +
* HHPHHHPHPHHHPH
 +
 
 +
* HPHPPHHPHPPHPHHPPHPH
  
−
b) Voeg een dimensie toe (3D) en probeer eiwitten 1, 2, 3, 4 en 5 nogmaals te vouwen naar de meest stabiele conformatie.
+
* PPPHHPPHHPPPPPHHHHHHHPPHHPPPPHHPPHPP
  
 +
* HHPHPHPHPHHHHPHPPPHPPPHPPPPHPPPHPPPHPHHHHPHPHPHPHH
  
  
−
c) Verzin een algoritme om tegelset #3 in het bijgeleverde invoervak te zetten. Een zetting is correct als er geen tussenruimte tussen de tegels is, en tegels elkaar niet overlappen.
 
  
−
<Center>
+
c) Het aminozuur Cysteine (C) heeft hele sterke bonds. Als twee Cysteine-aminozuren naast elkaar liggen krijgt het eiwit -5 op de score. Tussen C's en H's is de score -1, en met P's is er geen bindingseffect, dus score nul. Bepaal de beste vouwing.
−
{|
+
 
−
![[Image:Tegelset1.jpg|thumb|upright=2|border|Tegelset #1]]
+
* PPCHHPPCHPPPPCHHHHCHHPPHHPPPPHHPPHPP
−
![[Image:Tegelset2.jpg|thumb|upright=1.5|border|Tegelset #2]]
+
 
−
![[Image:Tegelset3.jpg|thumb|upright=1.65|border|Tegelset #3]]
+
* CPPCHPPCHPPCPPHHHHHHCCPCHPPCPCHPPHPC
−
|}
+
 
−
</Center>
+
* HCPHPCPHPCHCHPHPPPHPPPHPPPPHPCPHPPPHPHHHCCHCHCHCHH
  
 +
* HCPHPHPHCHHHHPCCPPHPPPHPPPPCPPPHPPPHPHHHHCHPHPHPHH
  
−
==Advanced==
 
  
−
d) Genereer zelf random eiwitten, en probeer te bepalen welke eigenschappen ervoor zorgen dat een eiwit moeilijk te vouwen is.
 
  
 +
d) Voeg een dimensie toe. Vouw de eiwitten zo goed mogelijk in 3D.
  
 +
==Advanced==
  
−
==Links==
+
e) Genereer zelf een aantal random eiwitten, en probeer te bepalen welke eigenschappen ervoor zorgen dat een eiwit makkelijk moeilijk optimaal te vouwen is.
  
−
Best leuk om even te kijken naar perfect squares op [http://mathworld.wolfram.com/PerfectSquareDissection.html WolframMathWorld].
+
== Links & Trivia ==
  
 +
De eerste versie van deze case is ontwikkeld door Misha Paauw en Anneliek ter Horst in het kader van Advanced Heuristics, januari 2017.
  
 
==Terug==
 
==Terug==
  
 
Terug naar de [[Heuristieken|Heuristieken hoofdpagina]].
 
Terug naar de [[Heuristieken|Heuristieken hoofdpagina]].

Latest revision as of 15:27, 26 October 2018


Fold or be folded.

Inleiding

Eiwitten zijn lange strengen van aminozuren die veel belangrijke processen in het menselijk lichaam beregelen. Het is bekend dat eiwitten 'opgevouwen' in de lichaamscellen opgeborgen zitten, en dat de specifieke vouwing bepalend is voor het functioneren; verkeerd gevouwen eiwitten staan aan de basis van onder andere kanker, Alzheimer en taaislijmziekte. Het is daarom van groot belang voor zowel de farmaceutische industrie als de medische wetenschap om iets te kunnen zeggen over de exacte vorm van de vouwing.


Nu is er is het één en ander bekend over het mechanisme: hydrofobe aminozuren (H) willen graag 'naast elkaar' liggen, polaire aminozuren (P) hebben die voorkeur niet. Als twee hydrofobe aminozuren naast elkaar liggen ontstaat er namelijk een 'H-bond' door de aantrekkende kachten tussen de twee. En hoe meer bonds, hoe stabieler het eiwit. Voor de wetenschappers en farmaceuten is het belangrijk om te weten tot welke stabiliteit van het eiwit maximaal gevouwen zou kunnen worden. Het doel is dus de gegeven eiwitten zo op te vouwen, dat ze zo stabiel mogelijk zijn.


Links: een eiwit van vier polaire en vier hydrofobe aminozuren. Midden: een relatief stabiele vouwing met twee H-bonds. Rechts: een onstabiele vouwing vanwege het ontbreken van H-bonds.



Om de boel enigzins beheersbaar te houden gaan we uit van een 2D grid waarbij we ieder aminozuur op een gridpunt komt te liggen. Het volgende aminozuur ligt op één van de aangrenzende gridpunten waardoor we eiwitten 'gevouwen' kunnen neerleggen, met hoeken van telkens 90 graden. Als twee H's naast elkaar op het grid liggen krijgt het totale eiwit een -1 op de score. Hoe lager de score, hoe stabieler het eiwit.

Opdracht

a) Schrijf een algoritme dat het eiwit HHPHHHPH zo goed mogelijk vouwt. Probeer ook te kwantificeren hoe goed de vouwing is.


b) Vouw de volgende eiwitten zo goed mogelijk. Ze zijn langer, maar zijn ze ook moeilijker?

  • HHPHHHPHPHHHPH
  • HPHPPHHPHPPHPHHPPHPH
  • PPPHHPPHHPPPPPHHHHHHHPPHHPPPPHHPPHPP
  • HHPHPHPHPHHHHPHPPPHPPPHPPPPHPPPHPPPHPHHHHPHPHPHPHH


c) Het aminozuur Cysteine (C) heeft hele sterke bonds. Als twee Cysteine-aminozuren naast elkaar liggen krijgt het eiwit -5 op de score. Tussen C's en H's is de score -1, en met P's is er geen bindingseffect, dus score nul. Bepaal de beste vouwing.

  • PPCHHPPCHPPPPCHHHHCHHPPHHPPPPHHPPHPP
  • CPPCHPPCHPPCPPHHHHHHCCPCHPPCPCHPPHPC
  • HCPHPCPHPCHCHPHPPPHPPPHPPPPHPCPHPPPHPHHHCCHCHCHCHH
  • HCPHPHPHCHHHHPCCPPHPPPHPPPPCPPPHPPPHPHHHHCHPHPHPHH


d) Voeg een dimensie toe. Vouw de eiwitten zo goed mogelijk in 3D.

Advanced

e) Genereer zelf een aantal random eiwitten, en probeer te bepalen welke eigenschappen ervoor zorgen dat een eiwit makkelijk moeilijk optimaal te vouwen is.

Links & Trivia

De eerste versie van deze case is ontwikkeld door Misha Paauw en Anneliek ter Horst in het kader van Advanced Heuristics, januari 2017.

Terug

Terug naar de Heuristieken hoofdpagina.

Retrieved from "http://heuristieken.nl/wiki/index.php?title=Protein_Pow(d)er&oldid=2638"