Technical Report 95-06

TITLE:

Formbasierte Suche nach komplementären 3D-Oberflächen in einer Protein-Datenbank

DATE:

März 1995

AUTHORS:

Martin Ester

Hans-Peter Kriegel

Thomas Seidl

Xiaowei Xu

{ester | kriegel | seidl | xu}@informatik.uni-muenchen.de

Institut für Informatik

Universität München

Leopoldstr. 11B

D-80802 München (Germany)

KEYWORDS:

Anfragebearbeitung in Geo-Datenbanksystemen, Datenbanken in der Biologie, Dockingsuche in Protein-Datenbanken, Ähnlichteilsuche, 3D-Formbeschreibungen.

ABSTRACT:

Die Komplementarität der 3D-Oberflächen von Proteinen ist neben den physikochemischen Eigenschaften ein entscheidendes Kriterium dafür, ob und an welchen Stellen zwei Proteine miteinander wechselwirken, d.h. docken, können. Anders als in Geo- Datenbanksystemen, die Anfragen nach Objekten mit einer gegebenen räumlichen Lage und Ausdehnung unterstützen, werden deshalb beim Protein-Docking Objekte aufgrund ihrer Form gesucht. Wir beginnen mit einer Darstellung der Anforderungen dieser neuen Anwendung an Datenbanksysteme. Zur effizienten Anfragebearbeitung übernehmen wir die in Geo-Datenbanksystemen bewährte Technik der mehrstufigen Anfragebearbeitung, die den Kreis der potentiellen Dockingkandidaten sehr schnell einengt. Der Filterschritt benutzt eine Beschreibung der geometrischen Oberflächencharakteristik mit Hilfe rotations- und translationsunabhängiger Kennzahlen. Ein mehrdimensionaler Join liefert Dockingpartner, die Oberflächenpunkte mit komplementären Kennzahlwerten besitzen. Im Verfeinerungsschritt werden selektierte Oberflächenpunkte mit ihren Nachbarn zu 3D-Regionen erweitert und deren Komplementarität gemessen. Die mehrstufige Anfragebearbeitung wird in ein Docking-System integriert, das auf einem kommerziellen objektorientierten Datenbanksystem basiert.