بیوانفورماتیک ساختاری
ساختار پروتئین، ارتباط مستقیمی با کارکرد آن دارد. حضور برخی گروه‌های شیمیایی در مکان‌های مشخص، به پروتئین‌ها این اجازه را می‌دهد تا به عنوان آنزیم فعالیت کنند و چند واکنش شیمیایی را فروکافت کنند. به طور کلی، ساختار پروتئین‌ها به۴ مرحله تقسیم می‌شود: اولیه (توالی)، ثانویه (ترکیب محلی زنجیره‌های پلی‌پپتیدی)، سومین (ساختار سه‌بعدی چین‌خوردگی پروتئین)، و چهارمین (ارتباط چند ساختار پلی‌پپتیدی). بیوانفورماتیک ساختاری عمدتاً کنش‌های بین ساختارها را با توجه به مختصات فضایی آن‌ها مورد بررسی قرار می‌دهد. بدین ترتیب، ساختار اولیه در شاخه‌های سنتی بیوانفورماتیک بهتر بررسی می‌شوند. با این حال، توالی محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند که اجازهٔ تشکیل ترکیب‌های محلی پایستهٔ زنجیرهٔ پلی‌پپتیدی، مانند مارپیچ آلفا، صفحهٔ بتا، و حلقهط را می‌دهد (ساختار ثانویه). همچنین کنش‌های ضعیف (مانند پیوند هیدروژنی)، چین‌های پروتئین را پایدار می‌کنند. کنش‌ها ممکن است درون‌زنجیری (بین قسمت‌های یک تک‌پار پروتئینی) (ساختار سومین) یا بین‌زنجیری (بین تک‌پارهای مختلف) (ساختار چهارمین) رخ دهند.
پیش‌بینی ساختار پروتئین
قرارگیری زنجیرهٔ جانبی آمینواسیدها در داخل ساختار سه بعدی نیز یکی از مسائل مطرح در پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها است. این مسئله معمولاً به صورت قرارگیری مجموعه‌ای از پیکربندی زنجیره‌ها بر روی یک ستون محکم پلی پپتیدی مطرح می‌شود. به این مجموعه پیکربندی‌ها "رتیمر" گفته می‌شود. این دسته از الگوریتم‌ها به دنبال یافتن مجموعه‌ای از این پیکربندی‌ها هستند که انرژی تمام مجموعه کمینه شود. دو رویکرد مطرح در این حوزه الگوریتم‌های "" و "" هستند که یک تابع هزینه را روی یک سری متغیر گسسته کمینه می‌کنند که در اینجا این متغیر گسسته رتیمرها هستند. این الگوریتم‌ها از کتابخانه‌های موجود رتیمرها استفاده می‌کنند. این کتابخانه‌ها در هر یک از سه دسته مستقل از ستون پروتئین، وابسته به ستون پروتئین یا وابسته به ساختار دوم قرار می‌گیرند. کتابخانه‌های مستقل از ستون پروتئین هیچ‌گونه اطلاعاتی از پیکربندی خود ستون نمی‌دهند. کتابخانه‌های وابسته به ساختار دوم، آمارهای مربوط به هر نوع رتیمر را برای هر یک از اجزای ساختار دوم یعنی مارپیچ آلفا، صفحه بتا و حلقه‌ها به صورت مجزا ارائه می‌دهند. در نهایت، کتابخانه‌های وابسته به ستون پروتئین نیز آمارهایی وابسته به پیکربندی‌های محلی ستون در نقاط مختلف ارائه می‌دهند.