Im Rahmen dieser Arbeit wurde das nicht sequenziell arbeitende Proteinstrukturalignmentprogramm GANGSTA vorgestellt und auch sein Nachfolger GANGSTA+ diskutiert. Es wurde gezeigt das beide Programme, trotz des größeren Suchraums, der für nicht sequenzielle Strukturalignments abgetastet werden muss, eine mit etablierten sequenziell arbeitenden Strukturalignmentprogrammen vergleichbare Leistung bei Alignmentqualität und Klassifizierungsfähigkeit von Proteinen erzielen. Durch den Geschwindigkeitsgewinn gegenüber dem Vorgänger ist GANGSTA+ auch bei der rechnerischen Performance zu sequentiell arbeitenden Strukturalignmentprogrammen gleichwertig. Es wurde außerdem nachgewiesen, dass durch die Berücksichtigung nicht sequenzieller Strukturalignments auch Probleme in der Biochemie behandelt werden können, die sequentiell nicht lösbar sind. Dies ist exemplarisch anhand der vielfältig sequentiell unterschiedlichen Strukturalignments des Rossmann-Folds für ein biologisch relevantes Proteinstrukturmotiv gezeigt worden. Mit der Analyse der Häufigkeit zirkulär permutierter Proteine im uns bekannten Proteinuniversum ist ein wichtiger Typ evolutionärer Verwandtschaften untersucht worden, die sich konventionellen Methoden des Strukturalignments verschließt. Die gefundene Zahl der zyklisch permutierten Proteinpaare erweist sich dabei als höher als bisher angenommen. GANGSTA+ ist unter http://agknapp.chemie.fu- berlin.de/gplus/ für die Öffentlichkeit verfügbar.
In this work, GANGSTA, a non-sequentially working protein structure alignment tool, was introduced and his successor GANGSTA+ was shortly discussed. It has been shown that both programs are comparable to established sequentially working structure alignment tools, in quality and in their ability to classify the proteins in different super families, although non-sequential alignments need to explore a much larger search space. Due to the performance enhancement of GANGSTA+ calculation times are in the same range as sequentially working tools. It was shown that including non sequential alignments allows GANGSTA to tackle certain biological problems, which can not be solved by using programs that are restricted to sequential alignments only. This has been exemplified by the non sequential alignments of the Rossmann folds, a biological relevant structural motif involved in energy transfer in the cell. The analysis of the occurrence of circular permuted proteins in the known universe of protein structure detected a larger number of circular permuted protein pairs than expected. GANGSTA+ is available at http://agknapp.chemie.fu-berlin.de/gplus/.
