+ The program Blocks3D was created as well as Web UI for it,
+ which is available at
+ http://kodomo.fbb.msu.ru/blocks3d/.
+ The program is designed for identification of blocks of
+ identically positioned protein chain segments from a multiple
+ alignment of proteins with known 3D structure.
+ The input of the program is a multiple
+ alignment of proteins with known 3D structure (sequence names
+ should include PDB identifier and chain identifier).
+ A block is considered reliable if for each two
+ positions and for each two sequences of the block, the distance
+ between C_?-atoms of amino acid residues of one
+ sequence, located in these two positions,
+ differs from the distance between C_?-atoms of
+ corresponding residues of another sequence in less than the
+ specified threshold value (e.g., 2 angstroms).
+ Thus, all protein chain segments from the one block,
+ are about the same in space.
+ The program produces a HTML-file with alignment image
+ colored by blocks.
+

+ Blocks3D program was applied for evaluation of alignments from
+ the Pfam bank. 2223 alignments, containing at least two
+ protein sequences with known structure, were taken from this bank.
+ Then each alignment was got rid from all sequences without
+ known 3D structure; so ?stripped? alignments of proteins
+ with known 3D structure were obtained.
+ To evaluate the quality of these alignments
+ the rate of independent errors was introduced.
+ To calculate it, the alignment is run through Blocks3D,
+ which splits it to blocks.
+ For each column the number of independent errors is the number
+ of blocks intersecting with the column, reduced by 1
+ (e.g., if the whole column is located in the one block,
+ then there are no errors in the column).
+ For entire alignment, the weighted average number of errors
+ was calculated ?
+ the sum of productions of the number of column independent errors
+ by proportion of column residues relative to the number of residues
+ of the alignment).
+ Most Pfam alignments were found well-confirmed by 3D structure:
+ 1526 stripped alignments contained less than 0.5 independent errors
+ per column.
+ At the same time 215 alignments were discovered to have the value
+ more than 1, and event four with the value more than 3.
+

+ The developed method of evaluation quality of alignment could be
+ applied for
+ comparison of multiple alignment programs efficiency.
+

+ The results were presented at seminars of RECESS group and
+ on Fifth Moscow Conference on Computational Molecular Biology
+ (MCCMB'11).
+

+ Создана программа Blocks3D и веб-интерфейс к ней,
+ доступный по адресу
+ http://kodomo.fbb.msu.ru/blocks3d/.
+ Программа предназначена
+ для выявления блоков одинаково расположенных участков цепей белка по
+ множественному выравниванию последовательностей белков с известной
+ пространственной структурой.
+ На вход программе подается выравнивание
+ белков, имеющих известную пространственную структуру (названия
+ последовательностей должны содержать код банка PDB и идентификатор
+ цепи белка).
+ Достоверным блоком считается такой, что для любых двух
+ позиций и для любых двух последовательностей блока расстояние
+ между C_?-атомами аминокислотных остатков одной
+ последовательности, находящихся в данных двух позициях,
+ отличается от расстояния между C_?-атомами соответствующих
+ остатков другой последовательности меньше чем на заданное пороговое
+ значение (например, два ангстрема).
+ Таким образом, все участки цепей белка, относящиеся к одному блоку,
+ примерно одинаково расположены в пространстве.
+ Программа выдает HTML-файл, содержащий изображение выравнивания
+ с раскраской по блокам.
+

+ Программа Blocks3D была применена для оценки выравниваний, взятых из
+ банка Pfam. Из этого банка было извлечено 2223 выравнивания,
+ содержащих как минимум две последовательности белков с известной
+ пространственной структурой. Далее из каждого выравнивания были
+ удалены все последовательности, для которых не была известна
+ пространственная структура; таким образом были получены ?урезанные?
+ выравнивания белков с известной структурой.
+ Для оценки качества этих выравниваний был придуман
+ показатель числа независимых ошибок в колонке.
+ Чтобы определить его, на выравнивании запускается программа
+ Blocks3D, которая разбивает выравнивание на блоки.
+ Для каждой колонки число независимых ошибок есть уменьшенное на
+ единицу число блоков, пересекающихся с данной колонкой
+ (например, если вся колонка попала в один блок,
+ то ошибок в данной колонке нет). Для выравнивания в целом
+ вычислялось среднее взвешенное число ошибок ?
+ сумма по всем колонкам произведений числа независимых ошибок в
+ колонке на долю остатков в колонке относительно числа остатков в
+ выравнивании). Было установлено, что большинство выравниваний из
+ банка Pfam хорошо подтверждаются пространственными структурами: 1526
+ урезанных выравниваний имели менее 0,5 независимых ошибок на одну
+ колонку.
+ В то же время было обнаружено 215 выравниваний со значением больше 1
+ и даже четыре выравнивания со значением больше 3.
+

+ Разработанная методика оценки качества выравнивания может быть
+ применена для сравнения эффективности программ множественного
+ выравнивания.
+

+ Результаты были доложены на семинарах группы RECESS и на
+ Пятой московской международной конференции
+ по вычислительной молекулярной биологии (MCCMB'11).
+