Extension of web-based interface for protein binding sites prediction

Abstract

Protein-ligand binding sites are positions on the protein structure where the protein interacts with other molecules. PrankWeb is a web server devel- oped at MFF UK allowing prediction of such places. These predictions are essential in fields such as bioengineering and computational drug discovery. The goal of this thesis was to update this web server, i.e., replace old and unsupported components with new ones. Another goal was to extend the server architecture to enable the simple addition of modules for the postpro- cessing of the predicted binding sites. These modules can be implemented either on the client side in case of simple computations, or on the server side in case of complex computations. As part of the thesis, we have implemented a client module for computing the volume of active sites and a server module allowing the docking of small proteins into predicted binding sites. The the- sis describes not only the interventions in the architecture but also provides a short introduction to the problem of protein-ligand binding sites and their prediction.

Protein-ligand vazebná místa jsou pozice na struktuře proteinu, kde pro- tein interaguje s dalšími molekulami. PrankWeb je webový server vyvinutý na MFF UK umožňující predikci takových míst. Tyto predikce jsou zásadní pro bioengineering nebo počítačový vývoj léčiv. Cílem práce bylo aktualizo- vat tento webový server, tedy nahradit staré a nepodporované komponenty za nové. Dalším cílem bylo rozšířit architekturu serveru pro snadné přidá- vání dalších modulů sloužících pro postprocessing predikovaných vazebných míst. Tyto moduly mohou být implementovány buď na frontendu v případě jednoduchých výpočtů, nebo na backendu v případě výpočtů komplexních. V rámci práce jsme implementovali klientský modul pro výpočet objemu ak- tivních míst a serverový modul umožňující dockování malých proteinů do vazebných predikovaných míst. Práce popisuje nejen zásahy do architektury, ale obsahuje i stručný vhled do problematiky protein-ligand vazebných míst a jejich predikce.