Molecular Docking – GRID5000 ALEXANDRU-ADRIAN TANTAR, NOUREDINE MELAB, EL- Ghazali TALBI

OPAC Team, LIFL UMR 8022 USTL/CNRS{tantar, melab, talbi}@lifl.fr

Structure

• Des concepts générales - les proteines, structure moléculaire, élémentes formelles

• Des méthodes spéciques pour Molecular Docking. GRID 5000

• Approche en utilisant un algorithme génétique. ParadisEO, Condor, MW

• Résultats pour le cas bi-objectif

• Réseau des neurones

• INRIA GForge, Web Site, CVS

Conceptes generals generals sur le docking

Docking ~ la liaison moléculaire d'un ligand et un récepteur, qui manifeste des complémentarités géométriques et chimiques; il y a une très forte liaison entre la structure 3D d'une molécule et sa fonctionnalité biologique.

Structure primaire (primary structure) – la séquence des acides aminés associés avec une molécule.

Structures secondaires (secondary structures) des sub-structures distingues comme des motifs - des -hélices et des -feuillettes.

Protéine ~ une chaîne des résidus des acides aminés connecté par des liaisons peptide.

Exemples

Structure moléculaire des protéines

Structure d'un acid aminé - .back-bone. (A), structure polimerique (B).

L'équation de Schrödinger

L'énergie conjugue d'un système détermines la stabilité du molécule; la probabilité spatio-temporelle de distribution est modélisé par une fonction d'onde moléculaire déterminé par l'équation du Schrödinger.

Des méthodes en concernant Docking

• De novo, Ab Initio Methods - Les principes initiales. La mécanique quantiqueoffrent le plus haut niveau d'exactitude en utilisant des équations de la mécanique quantique avec le désavantage d'être un processus de computation extrêmement intensif

• Méthodes semi-empiriquesaméliorent les computations en utilisant des approximations pour différents segments correspondant à des méthodes basés sur la mécanique quantique - offrent un compromis en consid érant l'exactitude versus temps d'exécution

• Méthodes empiriquesignorent les aspects concernants la mécanique quantique et utilisent les principes de la mé-canique classique; ignorent complèment le traitement de la structure électronique

• Méthodes hybrides

connectent plusieurs méthodes en utilisant une architecture stratié de computation en essayant d'obtenir des résultats exacts avec un coût de computation minimal

CHARMM. Chemistry At HaRvard Molecular Mechanics

GRID 5000. Distributions des computations

Approche en utilisant un AG. ParadisEO, Condor, MW

• Condor – “The goal of the Condor Project is to develop, implement, deploy, and evaluate mechanisms and policies that support High Throughput Computing (HTC) on large collections of distributively owned computing resources”

• MW - Master-Worker - orienté vers les application de type maître-esclave en utilisant l'environnement de Condor, son bout de design étant de traiter les changements intrinsèques du contexte d'éxecution - activation/dés-activation des noeuds, traitement des taches etc.

• ParadisEO - PARAllel and DIStributed Evolving Objects - platforme pour la manipulation des modèles meta-heurisitiques, construites sur les packages EO et MO - Evolvable Objects and Movable Objects, respectivement.

• ParadisEO-CMW - extension du ParadisEO, destiné initialement à des clusteurs SMPs dédié.

Approche en utilisant un AG. Implementation

Codage des chromosomes - représentation basé sur les angles de torsion – préféré dans le détriment d'un représentation basé directement sur les coordonnées spatiales des atomes, en considérant des computations.

Stratégie de recherche - l'algorithme génétique est hybridé avec une exploration locale de type Hill Climbing pour faire la recherche dans des régions intéressantes de l'espace.

Fonction fitness - l'approche considère des auspices bi-objectif - la fonction à optimiser est déterminé par deux composants: l'énergie des atomes lié et l'énergie des atomes non-lié.

Modèle de de-corrélation - la dynamique de l'évolution est soutenu par un modèle insulaire supra-posé sur une architecture distribué, l'échange d'informations portant des améliorations sur l'algorithme.

Front Pareto pour Cyclodextrine, Tryptophan-cage

Speed-up – AMD Opteron™ 2193Mhz

Réseau des neurones

Réseau des neurones

Réseau des neurones

INRIA GForge, Web Site, CVS

• Coordonnes centralisé sur le site GForge d’INRIA – projet privé

• Site Web dévelopé en utilisant TWiki – en phase de construction

• Adresse web: dockinggrid.gforge.inria.fr/cgi-bin/twiki/bin/view

• Serveur cvs: scm.gforge.inria.fr:/cvsroot/dockinggrid

INRIA GForge, Web Site, CVS

Importer un projet dans le CVS:

cvs –m “Docking@GRID” import dockingAtGrid DockingAtGRID_ALPHA ALPHA

Obtenir la derniere version:

cvs –d:ext:user@scm.gforge.inria.fr:/cvsroot/dockinggrid checkout dockingAtGrid

Metre à jour un fichier (à partir de CVS):

cvs update fichier

Obtenir le status d’un fichier:

cvs status fichier

INRIA GForge, Web Site, CVS