Банк PDB и программа RasMol. Изучение пространственной структуры макромолекул Рентгеноструктурный анализ Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) PDB Анализ расшифрованных. - презентация

1 Банк PDB и программа RasMol

2 Изучение пространственной структуры макромолекул Рентгеноструктурный анализ Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) PDB Анализ расшифрованных структур PDBsum SCOPCATH FSSP NPIDB PQS

3 Protein Data Bank Более записей (2008) Идентификатор записи (PDB ID, PDB-код) вида 1XYZ (цифра и три буквы/цифры) например: 1B8I, 9ANT, 10MH Каждая запись содержит координаты центров атомов (в некоторой произвольной системе координат) и сопровождающую информацию Каждая запись есть текстовый файл специального формата (PDB-формат)

4 Protein Data Bank Одна запись соответствует одному эксперименту по определению пространственной структуры макромолекулы или комплекса молекул Архивный банк – за содержание записи отвечают авторы соответствующей работы Совместно поддерживается университетом Rutgers (штат Нью-Джерси); EBI (Англия) и BIRD (Institute for Bioinformatics Research and Development, Япония) Адреса в Интернете: Сайты снабжены поисковыми системами Все записи открыты для копирования через FTP

5 Формат PDB-файла HEADER COMPLEX (DNA-BINDING PROTEIN/DNA) 27-APR-97 1WET TITLE STRUCTURE OF THE PURR-GUANINE-PURF OPERATOR COMPLEX COMPND MOL_ID: 1; COMPND 2 MOLECULE: PURINE REPRESSOR-GUANINE-PURF-OPERATOR; COMPND 3 CHAIN: A; COMPND 4 MOL_ID: 2; COMPND 5 MOLECULE: DNA (AACGAAAACGTTTTCGT); COMPND 6 CHAIN: B; COMPND 7 ENGINEERED: YES; COMPND 8 BIOLOGICAL_UNIT: HOMODIMER SOURCE MOL_ID: 1; SOURCE 2 ORGANISM_SCIENTIFIC: ESCHERICHIA COLI; SOURCE 3 MOL_ID: 2; SOURCE 4 SYNTHETIC: YES KEYWDS DNA-BINDING REGULATORY PROTEIN, REPRESSOR, KEYWDS 2 COMPLEX (DNA-BINDING PROTEIN/DNA) EXPDTA X-RAY DIFFRACTION AUTHOR M.A.SCHUMACHER,A.GLASFELD,H.ZALKIN,R.G.BRENNAN REVDAT 1 12-NOV-97 1WET 0 JRNL AUTH M.A.SCHUMACHER,A.GLASFELD,H.ZALKIN,R.G.BRENNAN JRNL TITL THE X-RAY STRUCTURE OF THE PURR-GUANINE-PURF JRNL TITL 2 OPERATOR COMPLEX REVEALS THE CONTRIBUTIONS OF JRNL TITL 3 COMPLEMENTARY ELECTROSTATIC SURFACES AND A JRNL TITL 4 WATER-MEDIATED HYDROGEN BOND TO COREPRESSOR JRNL TITL 5 SPECIFICITY AND BINDING AFFINITY JRNL REF J.BIOL.CHEM. V JRNL REFN ASTM JBCHA3 US ISSN REMARK 1

6 Формат PDB-файла ATOM 1 N THR A N ATOM 2 CA THR A C ATOM 3 C THR A C ATOM 4 O THR A O ATOM 5 CB THR A C ATOM 6 OG1 THR A O ATOM 7 CG2 THR A C ATOM 8 N ILE A N ATOM 9 CA ILE A C ATOM 10 C ILE A C ATOM 11 O ILE A O ATOM 12 CB ILE A C ATOM 13 CG1 ILE A C ATOM 14 CG2 ILE A C ATOM 15 CD1 ILE A C ATOM 16 N LYS A N ATOM 17 CA LYS A C ATOM 18 C LYS A C ATOM 19 O LYS A O ATOM 20 CB LYS A C ATOM 21 CG LYS A C ATOM 22 CD LYS A C ATOM 23 CE LYS A C ATOM 24 NZ LYS A N ATOM 25 N ASP A N

7

8 Программы работы с 3D-структурами RasMol (визуализация, подготовка изображений и простейший анализ) PyMol (визуализация, качественная подготовка изображений, больше средств анализа) SwissPDBviewer или DeepView (анализ и сравнение структур; визуализация уступает RasMol и PyMOL)

9 RasMol Удовлетворительная визуализация; достаточный для большинства потребностей спектр средств анализа Последняя версия Несложен для освоения, обладает хорошей внутренней логикой Доступен на сайте

10 Визуализация молекулы белка Проволочная модель – ковалентные связи между атомами изображаются линиями, соединяющими их центры Шариковая модель – атомы изображаются шариками Остовная модель – изображаются условные линии, соединяющие Cα-атомы

11 Проволочная модель Наложение проволочной и шариковой моделей Остовная модель Визуализация молекулы белка Шариковая модель

12 RasMol: основные принципы Работа идёт в двух окнах: графическом и командном В каждый момент работы имеется некоторое выделенное множество атомов. Все действия производятся с этим множеством Каждому действию соответствует команда, набираемая в командном окне

13 RasMol: некоторые команды select выделяет множество restrict выделяет множество и стирает из графического окна всё остальное wireframe 50 добавляет к изображению в графическом окне проволочную модель выделенного множества с толщиной линий 50 wireframe off стирает из графического окна проволочную модель выделенного множества backbone 70 добавляет к изображению в графическом окне остовную модель выделенного множества с толщиной линий 70 cpk 200 добавляет к изображению в графическом окне шариковую модель выделенного множества с диаметром шариков 200 color окрашивает выделенное в указанный цвет (если эти атомы не были никак изображены, то цвета не будет видно, пока вы их не изобразите!)

14 RasMol: как задавать множество Один атом: Ser15:A.OG – атом OG из серина 15 цепи A Все атомы заданного остатка: 15:A Все атомы диапазона остатков: 10-28:A Все атомы цепи A: *:A Все Cα-атомы: *.CA

15 RasMol: как задавать множество Всё: all Ничего (пустое множество) none («restrict none» очищает графическое окно) Все атомы белка: protein Все атомы воды: water Все остовные атомы (белка, ДНК и РНК): backbone

16 Логические операторы для задания множеств Логическое «или» (объединение множеств) – запятая или or: 15:A,17:A,19:A – все атомы трёх остатков Логическое «и» (пересечение множеств) –and: ser and *:A – все атомы всех серинов из цепи A Логическое «не» (дополнение к множеству) – not: not protein – все небелковые атомы

17 Комбинации операторов *:B and (*.CA,*.CB) dna and not backbone (leu,met,val,ile) and *:1 and backbone not (protein,dna,water) И Т.П.

18 Оператор within within(4.5,dna) множество всех атомов, расположенных ближе 4,5 Å от ДНК ser and within(5.0,dna and backbone) множество всех атомов серина, расположенных ближе 5 Å от остова ДНК Выполнение команд: select water and within(3.9,ser15:a.og) cpk 200 выведет в графическое окно в виде шариков диаметром 200 все атомы воды, находящиеся ближе 3,9 Å от данного атома

19 Упражнение Документ PDB содержит описание структуры, состоящей из белка, фрагмента ДНК и молекул воды. Какое множество станет выделенным, если выполнить следующие команды ? select protein or dna select protein and dna select not water select within(3.5, hıs) select within(3.5, hıs) and water

20 Цвет После команды color может стоять: –словесное обозначение цвета (red, green, white, black, cyan, redorange, etc…) –численное значение цвета в системе RGB, например, [80,80,255] –слово cpk, означающее раскраску по типу атомов –chain, structure, model, temperature

21 Экспорт файлов Команда save h:\rasmol\my.pdb создаст файл «my.pdb» в директории H:\rasmol, содержащий координаты атомов выделенного множества в PDB-формате Из меню Export графического окна можно сохранить текущее изображение. То же (в формате GIF) можно сделать командой write h:\rasmol\picture.gif

22 Где посмотреть список команд? В графическом окне в меню Help вызвать User Manual, а в нём – Command Reference Как сохранить последовательность команд, приведшую к хорошему изображению? К сожалению, никак. Можно переписать команды в текстовый файл и тогда их все разом можно будет исполнить командой: script h:\rasmol\myscript.txt (если файл называется myscript.txt и находится в папке rasmol на диске H)