Часть 5 Программа PyMol и работа с трехмерными структурами Title

Поиск структуры интегразы HIV, полученной методом ЯМР. Результат: HIV integrase-binding domain и др.

PDB файл HEADER INTEGRASE 27-SEP-99 1QMC TITLE C-TERMINAL DNA-BINDING DOMAIN OF HIV-1 INTEGRASE, NMR, 42 TITLE 2 STRUCTURES COMPND MOL_ID: 1; COMPND 2 MOLECULE: HIV-1 INTEGRASE; COMPND 3 CHAIN: A, B; COMPND 4 FRAGMENT: C-TERMINAL DNA-BINDING DOMAIN; COMPND 5 ENGINEERED: YES SOURCE MOL_ID: 1; SOURCE 2 ORGANISM_SCIENTIFIC: HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS TYPE 1, SOURCE 3 HIV-1; SOURCE 4 STRAIN: BH10 ISOLATE; SOURCE 5 EXPRESSION_SYSTEM: ESCHERICHIA COLI; SOURCE 6 EXPRESSION_SYSTEM_TAXID: 562 KEYWDS INTEGRASE, DNA-BINDING PROTEIN, SRC HOMOLOGY 3 (SH3)-LIKE KEYWDS 2 FOLD, AIDS, POLYPROTEIN EXPDTA SOLUTION NMR NUMMDL 42 AUTHOR A.P.A.M.EIJKELENBOOM,R.SPRANGERS,K.HARD,R.A.PURAS LUTZKE, AUTHOR 2 R.H.A.PLASTERK,R.BOELENS,R.KAPTEIN REVDAT 2 24-FEB-09 1QMC 1 VERSN REVDAT 1 14-DEC-99 1QMC 0 JRNL AUTH A.P.A.M.EIJKELENBOOM,R.SPRANGERS,K.HARD, JRNL AUTH 2 R.A.PURAS LUTZKE,R.H.A.PLASTERK,R.BOELENS,R.KAPTEIN JRNL TITL REFINED SOLUTION STRUCTURE OF THE C-TERMINAL DNA- JRNL TITL 2 BINDING DOMAIN OF HUMAN IMMUNOVIRUS-1 INTEGRASE. JRNL REF PROTEINS: STRUCT.,FUNCT., V JRNL REF 2 GENET. JRNL REFN ISSN JRNL PMID JRNL DOI /(SICI) ( )36:43.3.CO;2-Y … MODEL 1 ATOM 1 N MET A N ATOM 2 CA MET A C ATOM 3 C MET A C ATOM 4 O MET A O ATOM 5 CB MET A C ATOM 6 CG MET A C ATOM 7 SD MET A S ATOM 8 CE MET A C ATOM 9 H1 MET A H ATOM 10 H2 MET A H ATOM 11 H3 MET A H ATOM 12 HA MET A H ATOM 13 HB2 MET A H ATOM 14 HB3 MET A H ATOM 15 HG2 MET A H ATOM 16 HG3 MET A H ATOM 17 HE1 MET A H ATOM 18 HE2 MET A H ATOM 19 HE3 MET A H ATOM 20 N ILE A N ATOM 21 CA ILE A C ATOM 22 C ILE A C ATOM 23 O ILE A O ATOM 24 CB ILE A C ATOM 25 CG1 ILE A C ATOM 26 CG2 ILE A C ATOM 27 CD1 ILE A C ATOM 28 H ILE A H ATOM 29 HA ILE A H ATOM 30 HB ILE A H ATOM 31 HG12 ILE A H ATOM 32 HG13 ILE A H ATOM 33 HG21 ILE A H ATOM 34 HG22 ILE A H ATOM 35 HG23 ILE A H ATOM 36 HD11 ILE A H ATOM 37 HD12 ILE A H ATOM 38 HD13 ILE A H ATOM 39 N GLN A N ATOM 40 CA GLN A C ATOM 41 C GLN A C ATOM 42 O GLN A O ATOM 43 CB GLN A C ATOM 44 CG GLN A C ATOM 45 CD GLN A C ATOM 46 OE1 GLN A O ATOM 47 NE2 GLN A N ATOM 48 H GLN A H ATOM 49 HA GLN A H ATOM 50 HB2 GLN A H ATOM 51 HB3 GLN A H ATOM 52 HG2 GLN A H ATOM 53 HG3 GLN A H ATOM 54 HE21 GLN A H ATOM 55 HE22 GLN A H

PyMol Команды можно набирать здесь

PyMol fetch 1QMC as ribbon set all_states, on ray Пояснение: fetch – загрузить файл as ribbon – показать остов set all_states, on сразу все модели ray – получить качественное изображение Как удобно набирать команды Стрелки и - вызов предыдущей (или следующей команды) Клавиша TAB – автозаполнение (напр. as cart чтобы написать as cartoon )

PyMol Меню: A: action (например, отцентровать) S – show (например, картонки) H – hide L – label C – color (например, по вторичной структуре)

PyMol Mouse mode (указана функция разных кнопок мыши) Обычно: Левая кнопка – вращать молекулу Средняя – переместить Правая – увеличить/уменьшить Колесо – сместить плоскость зрения Selecting – выделять кликом остатки или цепочки

PyMol ESC изменение режима просмотра

PyMol Wizard -> Measurement

PDB и PyMol PDB файл состоит из моделей (MODEL), модель состоит из цепочек (chain), цепочка состоит из остатков (residue), остаток состоит из атомов (ATOM, HETATM) Модель имеет номер (1, 2, …) Цепочка называется именем (A, B, …, 1, 2, …) У остатка есть имя (GLY, DG) и номер Имя атома (С, CA, OG) Структура в PyMol состоит из объектов, объект состоит из цепочек (chain), цепочка состоит из остатков (residue), остаток состоит из атомов

load – загрузить локальный файл (весь файл будет одним объектом) fetch – загрузить из PDB split_states – сделать каждую модель отдельным – выполнить скрипт (текстовый файл с командами) show cartoon – показать картонки (или ribbon, lines, spheres ) hide cartoon – скрыть картонки hide everything – скрыть все as cartoon – показать картонки, все остальное скрыть set line_width – установить толщину линий ( ribbon_width, sphere_scale ) color red – покрасить красным util.cbc – раскрасить по цепочкам util.cbaw – покрасить по атомам (азот – синим, кислород – красным, …)

Пример hide everything, all show cartoon, chain A show ribbon, chain B+C sel – задать имя для множества атомов center – отцентровать изображение zoom – показать часть структуры во весь экран bg_color – background color ray – получить изображение высокого качества Подробности help Файл PyMol_faq.doc

Пример fetch 1ABC hide everything, all sel dna, chain A+B sel none show cartoon, dna color red, chain A color green, chain B show lines, not dna set line_width, 6 bg_color white ray

Имена множеств атомов /objname chain A resn ASN resi 1 resi name OG name O* name o+c+n+ca Например show cartoon, resi hide lines, name c+o+ca+n # имя объекта # цепочка A # все аспарагины # остатки номер 1 # остатки номер # атомы Oγ (например, в SER) # все кислороды # все атомы белкового остова

Имена множеств атомов and# атомы, для которых выполнено оба условия or# хотя бы одно not# условие не выполнено + # эквивалент or Например show cartoon, chain A and resi # для остатков из цепочки А show ribbon, chain A or chain B # для остатков из цепочек A и B show ribbon, chain A+B # тоже самое show lines, resi show lines, chain A and name n+o+ca+c # еще два примера использования знака +

Еще два приема выделения: around и byres sel dna, chain a+b sel prot, polymer and not dna sel none as cartoons, all show spheres, prot and (dna around 5) # атомы белка на расстоянии 5Å от ДНК set sphere_scale, 0.3 # 30% от радиуса атома show lines, byres (prot and (dna around 5)) set line_width, 5 # стержневая модель для этих остатков

Как сделать линии (сферы, остовы) разного размера Как сделать раскраску по вторичной структуре as ribbon set ribbon_width, 6 color white color red, ss h color yellow, ss s create mysegment, resi 1-50 set ribbon_width, 10, mysegment

Часть 6 PDBeFold (formely SSM) Title

Основные сервисы и программы Задача Для последовательностей Для структур Описание записиФорматы *.embl, *.fasta и пр.Форматы *.pdb, *.cif и др. Хранение информацииGenBank, UniProt,...PDB, PQS,... Сравнение записейВыравнивания Пространственные совмещения Построение парных выравниваний Needle, BLAST,... SSM Построение множественных выравниваний ClustalW, Muscle,... Поиск по сходствуBLAST, Fasta,... КлассификацияPfam, ProSite,...SCOP, CATH,...

Пространственное совмещение

Качество совмещения: 1.Насколько хорошо совпадают цепочки, то есть насколько близки СА атомы. Оценивается по RMSD 2.Длина выравнивания, – чем длиннее, тем лучше

Пространственное совмещение Задача: Выбрать из всех возможных пространственных совмещений то, которое 1. Соответствует наиболее длинному выравниванию 2. Соответствует наиболее низкому RMSD 3. Накормить волков, оставив целыми овец

Пространственное совмещение Параметр Q-score (используется в программе SSM):

Пространственное совмещение: ложка дегтя Пространственное совмещение доменов 1bm9 A: 2dpd A:8-122 (см. файл sup.ent) Они не совсем совпадают – какое будет выравнивание???