Virtual reality based approach to protein-protein docking problem

Abstract

Proteinler tüm canlı organizmalar için yaşamsal önem taşıyan büyük moleküllerdir ve birçok endüstriyel ürüne temel teşkil ederler. Protein-protein kenetlenmesi, bir proteinin diğerine bilgisayar simülasyonları aracılığıyla ekleştirilmelerinin test edilmesidir. Şimdiye kadar kenetlenme pozisyonlarını bulma üzerine pek çok otomatik kenetlenme algoritması geliştirilmiştir; fakat bu metodların yanlış pozitif sonuçlar bulmaları olasıdır ve hesaplama süreleri uzundur. Bunu takiben, kullanıcının deneyimlerinden faydalanmayı sağlamak adına Sanal Gerçeklik problem üzerinde kullanılmıştır. Benzer şekilde moleküler kenetlenme problemi dahilinde haptik aletler de denenmiştir. Fakat protein-protein kenetlenmesi probleminde haptik aletler çalışma alanlarının sınırlılığı ve güç geribeslemesinin yetersiz bilgi vermesinden dolayı uygunsuzdur. Tezde, güçleri haptik olarak gerçekleştirmek yerine, proteinlerin fizikokimyasal güçlerini benzeştirmek için iki yeni görsel geribesleme metodu geliştirdik. DockPro adındaki etkileşimli 3-Boyutlu uygulamamız, konu üzerindeki uzmanların büyük ekran karşısına geçip manyetik takip cihazları ve eldivenler kullanarak protein-protein çiftlerini kenetlemelerini sağlamaktadır.

Proteins are large molecules that are vital for all living organisms and they are essential components of many industrial products. Protein-protein docking is the evaluation of binding of a protein to another via computer simulations. Many automated algorithms have been proposed to find docking configurations that might yield promising protein-protein complexes. However, these automated methods are likely to come up with false positives and have high computational costs. Consequently, Virtual Reality has been used to take advantage of user?s experience on the problem. Haptic devices have been used for molecular docking problems; but they are inappropriate for protein-protein docking due to their workspace limitations and lack of sufficient information from force feedback. Instead of haptic rendering of forces, we provide two novel visual feedback methods for simulating physicochemical forces of proteins. We propose an interactive 3D application, DockPro, which enables domain experts to come up with dockings of protein-protein couples by using magnetic trackers and gloves in front of a large display.