|
ВИЗУАЛИЗАТОР НАДМОЛЕКУЛЯРНЫХ
БИОСТРУКТУР «Protein 3D» |
Описание |
Программа «Protein 3D» позволяет анализировать
структуры с помощью изменения ее вида (рис. 21 - 28).
Иконка View содержит четыре группы команд,
позволяющих, не меняя форму представления объекта, производить полезные изменения
в нем, необходимые для более наглядного выделения его частей (рис.20)..
|
|
Только основная цепь Атомы кофактора (НЕМЕ лучше убрать) Водороды (Может лучше «Атомы водорода» ?) Направления света Раскраска атомов Классическая
палитра Палитра в Protein 3D Раскраска, определяемая атомами Раскраска по кислотно-основным свойствам Раскраска, определяемая типом структуры Раскраска, определяемая субъединицами Раскраска двух типов субъединиц Пара димеров Материал атомов: Металлические
Пластмассовые Стеклянные |
Рис. 20. Группы команд, представленные на иконке View. |
Chain only
(Только
основная цепь)
Команда
Chain only,
дублированная также на планке слева от
рабочего поля (рис.2,в разд.
4.1.), на ряде форм представления (Atoms and
Bonds, CIHBS, Atoms 1,
Atoms
2) позволяет убрать
вывод боковых цепей на белке, оставив только ход основной цепи. В качестве примера
на рис.21,б показана реализация этой команды для рендеринга Atoms and Bonds. Ход основной цепи (наличие растянутой
конформации – внизу и спиральной -вверху) становится при этом более четко
видимым.
а |
б |
Рис. 21. Вид фрагмента белка 3B50, представленный в виде атомов и связей. а – с боковыми цепями; б – без боковых цепей. |
CoFactor Atoms (атомы кофактора).
Команда CoFactor Atoms
дублирует аналогичную
команду на планке с левой стороны от рабочего поля (рис.2,в разд. 4.1.) и позволяет выводить или убирать
кофaкторы
(включая гемы), если имеется необходимость в анализе их взаимосвязей в
структуре белка. В частности, на рисунке
22,а показано положение кофактора в структуре фермента алкогольдегидрогеназы
(показан альфа-углеродный скелет), на рис. 22,б - его взаимосвязи в составе ССИВС фермента, а на рис. 22,в –
разрыв ССИВС после удаления кофактора.
а |
|
б |
в |
Рис. 22. Реализация команды CoFactor Atoms на примере фермента
алкогольдегидрогеназы (1HLD) . а - расположение кофактора
в ферменте (форма представления альфа-углеродный скелет); б – кофактор в составе ССИВС; в - ССИВС в отсутствие кофактора. |
Light directions (направления света).
Команда
Light directions
реализуется на
выведенной структуре (например Atoms1 и Atoms 2) путем перемещение курсора мыши
по рабочему полю и позволяет по разному осветить тот или иной участок
анализируемой структуры (рис.23, а, б).
а |
б |
Рис. 23. Реализация команды Light directions на фрагменте алкогольдегидрогеназы (1HLD). Форма
представления Atoms 2. а – освещение слева сверху; б – освещение слева снизу. |
Atoms color
(цвет атомов).
Команда Atoms
color,
как показано на рис. 20, выводит иконку
с двумя вариантами раскраски атомов:
- классическая палитра, при
которой атомы азота выводятся голубого цвета, фосфора – желто-зеленого,
кислорода – красного и серы – желтого.
- палитра программы Protein 3D – атомы азота выводятся зеленого
цвета, фосфора – голубого, кислорода – красного и
серы – желтого.
На
рисунках 24,а и 24,б показаны эти варианты.
На наш взгляд, вариант раскраски атомов программы «Protein 3D»
позволяет более четко разграничить цветом атомы фосфора (у нас они голубого
цвета) и атомы серы - желтого. На
классической палитре цвет этих атомов почти одинаков. Особенно удачно
просматриваются атомы фосфора голубого цвета в составе ССИВС (см. рис. 22,б).
а |
б |
Рис. 24. Реализация команды Atoms color на фрагменте ДНК. а – классическая палитра; б – палитра программы Protein 3D |
Последующие команды, связанные с
различной Раскраской
атомов, удобны при
анализе различных свойств белков.
Atom-defined color (Раскраска, определяемая атомами)
Приводимая раскраска относятся ко
всем типам рендеринга, где показаны атомы (Atoms and
Bond, Atoms 1, Atoms 2, CIHBS). Раскраска, определяемая атомами, является исходной при открывании
файла программой. Она показана на рисунке 17, а,б..
Для сравнения в форме Atom
2 она приведена на
рисунке 25,а. Этот вид раскраски позволяет легко оценить какие атомы
взаимодействуют друг с другом. Например, хорошо видно взаимодействие боковых
цепей, содержащих атомы кислорода (красного цвета) и азота – (зеленого цвета) в
верхней части участка, выделенного желтой рамкой, а также взаимодействие этих
атомов в основной цепи в нижней части участка.
Properties defined
color (Раскраска, определяемая свойствами
боковых цепей).
На рисунке 25,б показана раскраска,
определяемая свойствами
боковых цепей.
Розовым цветом выделены боковые цепи аминокислот, обладающие кислотными свойствами, оранжевым– щелочными,
зеленым – нейтральные, способные к образованию Н-связей, голубым – циклические,
синим – слабо полярные, желтым - серосодержащие и серым – неполярные
Такое подразделение полностью
совпадает с выделением отдельных боковых цепей аминокислот на иконке Select.
Structure defined
color (Раскраска, определяемая типом структуры)
Эта
раскраска показана на рисунке 25,в. Красным цветом раскрашен участок,
относящийся к альфа-спирали, а зеленым – к бета-структуре. Принципиально она
аналогична раскраске «бумажных» моделей (сравн. с рис. 18), однако в данном
случае атомы показаны все полностью, а на рисунке 18 – упрощенная структура.
а |
б |
в |
|
Рис. 25. Раскраска белка, определяемая атомами (а), свойствами боковых
цепей аминокислот (б) и типом структуры (в) на примере фрагмента рецепторного
белка 3B50. Форма представления Atoms-2. |
Приводимые ниже типы раскраски
используются также во всех типах рендеринга, но относятся к целым субъединицам.
Subunits-defined
color (Раскраска, определяемая субъединицами).
Команда Subunits-defined color
позволяет выделять
цветом каждую из субъединиц белка (рис.26, а, б), что удобно при анализе
белков, содержащих большое число субъединиц.
а |
б |
|
|
Рис. 26. Раскраска белков, содержащих различное
число субъединиц. Рендеринг Atom 2. а – четыре субъединицы в тетрамере гемоглобина
человека – 4HHB; б – пять субъединиц в А-реактивном белке человека
– 1GNH. |
|
Однако
такая раскраска не отражает возможные структурные и функциональные особенности
белков.
Two-type subunits color (Раскраска двух
типов субъединиц).
В
гемоглобине человека содержится две пары структурно различных субъединиц: две
альфа и две бета. Использование команды Two-type subunits color позволяет выделить в гемоглобине
два типа субъединиц, различающихся по структуре (последовательность аминокислот
в первичной структуре у них разная), показанных на рисунке 27,а.
Dimer couple (Раскраска пар димеров)
Известно,
что альфа- и бета-субъединицы в гемоглобине представляют собой единый комплекс,
а сам гемоглобин рассматривают как димер димера. Команда Dimer couple
выделяет эти
комплексы как единое целое (рис. 27, б) – комплекс C + D окрашен в красный цвет, а комплекс
B + A –
в зеленый. Обе вышеупомянутые команды, в сочетании с различными формами
представления, можно использовать для анализа взаимосвязей в целостных
комплексах. В частности, команду two-type subunits color
и форму представления CIHBS удобно использовать для анализа
взаимосвязей ССИВС субъединиц (рис. 27,в).
а |
б |
в |
Рис. 27. Раскраска субъединиц белков, различающихся по структурным (а)
и функциональным (б, в) свойствам. Рендеринг Atom 2. а – две альфа-субъединицы (А и С) гемоглобина
человека (4HHB) выделены красным цвета, а две бета-субъединицы (B и D) - зеленым цвета. б –димер гемоглобина человека (4HHB), состоящих из двух комплексов альфа- и бета- субъединиц – выдены
красным (С + D) и зеленым (B + A) цветом. в - то же, что на рисунке а(B + A), но в рендеринге ССИВС (показана взаимосвязь субъединиц через ССИВС) |
Style (Материал атомов).
Группа
команд, пригодных в таких формах представления как Atoms
1 и Atoms 2,
позволяет менять материал, из которого построены атомы: металлические,
пластмассовые и стеклянные. На рисунке 28 эти материалы показаны на фрагменте
белка 3B50
для команд Metal Style,
Plastic Style
и Glass Style.
а |
б |
в |
Рис. 28. Варианты материалов, показанные на фрагменте белка 3B50, реализуемые с помощью команд Metal Style (а), Plastic Style (б) и Glass Style (в). Форма представления
Atoms 2. |
Адреса для
связи: genetic-code@yandex.ru
(руководитель проекта),
amino-acids-20@yandex.ru (программист)
Желающих СКАЧАТь программу приглашаем перейти