Universität zu Köln

Stark, Alexander (2004). Functional Sites in Structure and Sequence. Protein Active Sites and miRNA Target Recognition -. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

The number of protein three-dimensional structures is increasing steeply, and structural genomics projects aim to solve the structures for all proteins as a means to understanding function. In the first part of my thesis, I developed a method for the comparison of local structural patterns (e.g. enzyme active sites) that provides a reliable statistical measure to discern meaningful matches from noise. The method is complementary to structural alignment as it is able to confirm functional similarities suggested by an overall similar structure but also detects functional similarities between different folds. An easy-to-use interface is available on the Internet for functional annotation of protein structures (http://pints.embl.de). In the second part of my thesis, I present a computational screen for microRNA (miRNA) targets in Drosophila. miRNAs are short RNAs that inhibit translation of target messenger RNAs in animals by binding to complementary sites in their 3� untranslated regions. Target predictions were urgently needed as targets were known for only three of the more than 700 miRNAs. Of my predictions, six were validated experimentally and others are likely to be functional, making the results a useful resource for miRNA research. The screen extended miRNA function to pathway control, nervous system development and regulation of metabolism, and revealed that one miRNA typically regulates several targets but also that one gene is likely to be targeted by several miRNAs.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Funktionelle Motive in Strukturen und Sequenzen - Aktive Zentren in Proteinen und miRNA-Target Vorhersage - German
Translated abstract:	Abstract Language Die Anzahl bekannter Proteinstrukturen wächst exponentiell und sogenannte �Structural Genomics� Projekte haben es sich zum Ziel gesetzt, die Strukturen aller Proteine aufzuklären, um dadurch deren Funktionen zu bestimmen. Ich habe in meiner Dissertation eine Methode zum Vergleich lokaler struktureller Muster, wie zum Beispiel katalytischer Zentren von Enzymen, entwickelt. Die Methode berechnet die statistische Signifikanz von Suchergebnissen und erlaubt dadurch die Unterscheidung von bedeutsamen und zufällig auftretenden Ähnlichkeiten. Sie stellt eine wichtige Ergänzung zu Methoden dar, die Proteine anhand deren Gesamtstruktur vergleichen (�Structural Alignment�), da signifikante Suchergebnisse sowohl Funktionen bestätigen können, die aufgrund ähnlicher Gesamtstrukturen vermutet werden, als auch funktionelle Ähnlichkeiten in Proteinen unterschiedlicher Gesamtstruktur vorhersagen oder erklären können. Im Internet ist eine einfach zu bedienende Benutzeroberfläche für die Funktionsuntersuchung von Proteinstrukturen verfügbar (http://pints.embl.de). Im zweiten Teil meiner Dissertation präsentiere ich eine systematische computerbasierte Suche nach Drosophila Genen, die von microRNAs (miRNAs) reguliert werden (�Targets�). miRNAs sind kurze RNA Moleküle, die in Tieren die Translation ihrer Targets blockieren, indem sie an komplementäre Stellen in deren 3� untranslatierten Bereichen binden. Methoden zur Vorhersage von miRNA Targets wurden dringend benötigt, da Targets für nur drei der insgesamt 700 bekannten miRNAs beschrieben waren. Sechs meiner Target-Vorhersagen wurden experimentell bestätigt und viele weitere sind mit hoher Wahrscheinlichkeit ebenfalls zutreffend, so dass die Ergebnisse eine wertvolle Hilfe zur Erforschung von miRNAs darstellen. Die Studie erweitert die bislang bekannten Funktionen von miRNAs um die Kontrolle ganzer Signaltransduktions- und Stoffwechselwege sowie ihre Beteiligung an der Entwicklung des Nervensystems. Weiterhin zeigte sich, dass eine miRNA oft mehrere Targets kontrolliert, umgekehrt aber auch ein Gen von mehreren miRNAs reguliert werden kann. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Stark, Alexander alex.stark@embl.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-13449
Date:	2004
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Ehemalige Fakultäten, Institute, Seminare > Faculty of Mathematics and Natural Sciences > no entry
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Protein Struktur RMSD miRNA Bioinformatik German protein structure RMSD miRNA bioinformatics English
Date of oral exam:	13 June 2004
Referee:	Name Academic Title Schomburg, Dietmar Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1344