BACKGROUND Certain amino acids in proteins play a critical role in determining their structural stability and function. Examples include flexible regions such as hinges which allow domain motion, and highly conserved residues on functional interfaces which allow interactions with other proteins. Detecting these regions can aid in the analysis and simulation of protein rigidity and conformational changes, and helps characterizing protein binding and docking. We present an analysis of critical residues in proteins using a combination of two complementary techniques. One method performs in-silico mutations and analyzes the protein's rigidity to infer the role of a point substitution to Glycine or Alanine. The other method uses evolutionary conservation to find functional interfaces in proteins. RESULTS We applied the two methods to a dataset of proteins, including biomolecules with experimentally known critical residues as determined by the free energy of unfolding. Our results show that the combination of the two methods can detect the vast majority of critical residues in tested proteins. CONCLUSIONS Our results show that the combination of the two methods has the potential to detect more information than each method separately. Future work will provide a confidence level for the criticalness of a residue to improve the accuracy of our method and eliminate false positives. Once the combined methods are integrated into one scoring function, it can be applied to other domains such as estimating functional interfaces.

中文翻译：

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一种基于保守性和刚性的检测关键蛋白质残基的方法。

背景蛋白质中的某些氨基酸在决定其结构稳定性和功能方面起着关键作用。例子包括灵活的区域，例如允许结构域运动的铰链，以及允许与其他蛋白质相互作用的功能界面上的高度保守的残基。检测这些区域有助于分析和模拟蛋白质刚性和构象变化，并有助于表征蛋白质结合和对接。我们使用两种互补技术的组合对蛋白质中的关键残基进行了分析。一种方法进行计算机内突变并分析蛋白质的刚性，以推断甘氨酸或丙氨酸的点取代作用。另一种方法使用进化守恒来寻找蛋白质中的功能界面。结果我们将这两种方法应用于蛋白质数据集，包括具有由解折叠自由能确定的实验已知关键残基的生物分子。我们的结果表明，这两种方法的结合可以检测到测试蛋白质中的绝大多数关键残留物。结论 我们的结果表明，与单独使用每种方法相比，这两种方法的组合有可能检测到更多的信息。未来的工作将为残留物的关键性提供置信水平，以提高我们方法的准确性并消除误报。一旦将组合方法集成到一个评分函数中，它就可以应用于其他领域，例如估计功能接口。包括具有由解折叠自由能确定的实验已知临界残基的生物分子。我们的结果表明，这两种方法的结合可以检测到测试蛋白质中的绝大多数关键残留物。结论 我们的结果表明，与单独使用每种方法相比，这两种方法的组合有可能检测到更多的信息。未来的工作将为残留物的关键性提供置信水平，以提高我们方法的准确性并消除误报。一旦将组合方法集成到一个评分函数中，就可以将其应用于其他领域，例如估计功能接口。包括具有由解折叠自由能确定的实验已知临界残基的生物分子。我们的结果表明，这两种方法的结合可以检测到测试蛋白质中的绝大多数关键残留物。结论 我们的结果表明，与单独使用每种方法相比，这两种方法的组合有可能检测到更多的信息。未来的工作将为残留物的关键性提供置信水平，以提高我们方法的准确性并消除误报。一旦将组合方法集成到一个评分函数中，它就可以应用于其他领域，例如估计功能接口。结论 我们的结果表明，与单独使用每种方法相比，这两种方法的组合有可能检测到更多的信息。未来的工作将为残留物的关键性提供置信水平，以提高我们方法的准确性并消除误报。一旦将组合方法集成到一个评分函数中，就可以将其应用于其他领域，例如估计功能接口。结论 我们的结果表明，与单独使用每种方法相比，这两种方法的组合有可能检测到更多的信息。未来的工作将为残留物的关键性提供置信水平，以提高我们方法的准确性并消除误报。一旦将组合方法集成到一个评分函数中，就可以将其应用于其他领域，例如估计功能接口。