PDB File Format
PDB Format Guide
1
PDB File Format
PDB File Format
2
PyMOL •
„.. open-source, user-sponsored, molecular visualization system created by Warren Lyford DeLano and commercialized by DeLano Scientific LLC..“ (wikipedia)
PyMOL Wiki Page (www.pymolwiki.org)
3
PyMOL (Interfaces)
PyMOL (Interfaces)
4
PyMOL (Basic Mouse Control + Commands) • • •
Left Button: Rotate Camera (Virtual Trackball) Middle Button: Move Camera in XY (in plane of screen) Right Button: Move Camera in Z (scale)
•
External GUI Window (jednoduché příkazy v příkazovém okně) SYNTAX EXAMPLES hide representation hide lines show representation show sticks zoom selection-expression zoom resi 1-10 (1+2+3+4+ …) select name, expression select test, resi 1-10 (1+2+3+4+ …) delete name delete test orient selection-expression orient resi 1-10 (1+2+3+4+ …) VIEWER (ESC mode, help command)
•
Selectors:
name resn resi chain id
n. r. i. c. id
atom-name-list (up to 4-letter code for atoms) residue-name –list (3-letter code for amino acids) residue-name-list (up to 4-digit residue numbers) chain-identifier-list (single letters / numbers) external index number (single integer)
•
Ray-Tracing
Příprava obrázků ve vysokém rozlišení
PyMOL (Ray(Ray-Tracing) Příklad:
1) Přes příkaz ‘Plugin/PDB Loader Service’ si načteme strukturu Hairpin Ribozymu (PDB ID 2OUE) 2) Vybereme aktivní místo rezidua -1, 1 v řetězci A, reziduum 8 v řetězci B a reziduum 38 v řetězci D.
select as, (chain A and resi \-1+1 ) + (chain B and resi 8) + (chain D and resi 38) (.. záporně označená rezidua!) 3) Změnte reprezentaci selekce aktivního místa na ‘sticks’ (S(Show)/Sticks) Pozn. (.. × S(Show)/As/Sticks jen jedna reprezentace) 4) Přibližte na selekci (A(Action)/Orient) a natočte podle obrázku
5
PyMOL (Ray(Ray-Tracing) 5) Deaktivujte selekci (kliknutím na její název ve vnitřním příkazovém okně, případně kliknutím levým tlačítkem mimo molekulu v prohlížeči) 6) Odstraňte (skryjte) nevazebné atomy (ionty, vody, komplexy): H(Hide)/nonbonded 5) Přibližte a zaostřete (‘schováme přebytečná’ rezidua) 6) Barvu pozadí nastavte na bílou (Display/Backround/…) 7) Pomocí Ray-Tracing ‘vyhladíme’ strukturu 8) Uložíme obrázek (File/Save Image As/PNG…)
PyMOL (Measurements) Measurements) •
Wizard/Measurement
zjištění délky vazeb, velikosti úhlů …
Příklad:
Změřte vzdálenost mezi kyslíkem O2’ adeninu -1 ( označeného jako A2M) v řetězci A (chain A) a fosforu P guaninu +1 (G) taktéž v řetězci A.
Postup:
1) Zobrazíme si sekvenci pro strukturu (S, Display/Sequence) 2) Najdeme v sekvenci řetězec A a v něm označíme daná rezidua 3) Označenou selekci přiblížíme a zobrazíme u ní název atomů (L(Label)/atom name) 4) Najdeme v selekci dané atomy (kyslík O2’ adeninu -1 a fosfát P guaninu +1) 5) Aktivujeme panel měření (Wizard/Measurement). Standartně je zvolen režim ‘distance’, a tak klinutím na oba atomy změříme jejich vzdálenost.
6
•
Wizard/Measurement
Dodatky:
zjištění délky vazeb, velikosti úhlů …
1) Názvy atomů u selekce skryjeme přes H(Hide)/Label 2) Výsledné měření (čára, popisek) je standartně žlutou barvou (černé pozadí), zaokrouhlen na jedno desetinné místo. Jak změnit?
Vlastnosti měření: Setting/Edit All… a do řádku Filter napíšeme label, potvrdíme a máme zúžený výběr vlastností:
label_color barvu změřené vzdálenosti label_digits počet míst za des. čárkou label_size velikost písma
Pro změnu barvy přerušované čáry musíme ‘resetovat’ Filter a najít příkaz dash_color. Do řádku Filter napíšeme dash a můžeme měnit tloušťku (dash_width), délku (dash_length) a mezery (dash_gap) mezi pruhy čárkované linky.
PyMOL (pair_fit) pair_fit) •
Příkaz pair_fit
Příklad:
přeložení dvou podobných struktur přes sebe (přes stejné úseky, atomy …)
Využijme příkaz pair_fit k porovnání dvou různých krystalových struktur hairpin ribozymu (PDB ID 2OUE, 1M5O). 1) Plugin / PDB Loader service … 2a) show cartoon (zvolíme reprezentaci cartoon k zobrazení terciálních struktur) Struktura 1M5O dva rozšířené 2OUE fragmenty spojené proteinem .. (Figure 1)
pair_fit (1M5O and chain A and name C* and resi 13-16), (2OUE and chain A and name C* and resi 1-4) 2b) Vyzkoušejte si vytvořit ze struktury 1M5O strukturu o stejném (podobném) počtu reziduí jako má fragment 2OUE (sequence/select/remove, Left Click + Shift/Remove) 3) Vybereme aktivní místo u struktury 2OUE rezidua -1, 1 v řetězci A, reziduum 8 v řetězci B a reziduum 38 v řetězci D a zaměříme (orientujeme na něj) 4) Označíme do stejné selekce (ta první je aktivní..) i stejná rezidua druhé struktury 1M5O (8 reziduí celkem). 5) V selekci zvolíme A(Action)/copy to object a vytvoříme nový objekt obj01, který má jen těchto 8 reziduí. 6) Nový objekt si můžeme přejmenovat (…), uložit jako pdb file …
7
PyMOL (pair_fit) pair_fit) •
Příkaz pair_fit
Příklad:
přeložení dvou podobných struktur přes sebe (přes stejné úseky, atomy …)
Využijme příkaz pair_fit k porovnání dvou různých krystalových struktur hairpin ribozymu (PDB ID 2OUE, 1M5O). 1) Plugin / PDB Loader service … 2a) show cartoon (zvolíme reprezentaci cartoon k zobrazení terciálních struktur) Struktura 1M5O dva rozšířené 2OUE fragmenty spojené proteinem ..
pair_fit (1M5O and chain A and name C* and resi 13-16), (2OUE and chain A and name C* and resi 1-4)
(Figure 2)
2b) Vyzkoušejte si vytvořit ze struktury 1M5O strukturu o stejném (podobném) počtu reziduí jako má fragment 2OUE (sequence/select/remove, Left Click + Shift/Remove) 3) Vybereme aktivní místo u struktury 2OUE rezidua -1, 1 v řetězci A, reziduum 8 v řetězci B a reziduum 38 v řetězci D a zaměříme (orientujeme na něj) 4) Označíme do stejné selekce (ta první je aktivní..) i stejná rezidua druhé struktury 1M5O (8 reziduí celkem). 5) V selekci zvolíme A(Action)/copy to object a vytvoříme nový objekt obj01, který má jen těchto 8 reziduí. 6) Nový objekt si můžeme přejmenovat (…), uložit jako pdb file …
8
PyMOL (pair_fit) pair_fit) •
Příkaz pair_fit
Příklad:
přeložení dvou podobných struktur přes sebe (přes stejné úseky, atomy …) Využijme příkaz pair_fit k porovnání dvou různých krystalových struktur hairpin ribozymu (PDB ID 2OUE, 1M5O). 1) Plugin / PDB Loader service … 2a) show cartoon (zvolíme reprezentaci cartoon k zobrazení terciálních struktur) Struktura 1M5O dva rozšířené 2OUE fragmenty spojené proteinem ..
pair_fit (1M5O and chain A and name C* and resi 13-16), (2OUE and chain A and name C* and resi 1-4) 2b) Vyzkoušejte si vytvořit ze struktury 1M5O strukturu o stejném (podobném) počtu reziduí jako má fragment 2OUE (sequence/select/remove, Left Click + Shift/Remove) 3) Vybereme aktivní místo u struktury 2OUE rezidua -1, 1 v řetězci A, reziduum 8 v řetězci B a reziduum 38 v řetězci D a zaměříme (orientujeme na něj) 4) Označíme do stejné selekce (ta první je aktivní..) i stejná rezidua druhé struktury 1M5O (8 reziduí celkem). 5) V selekci zvolíme A(Action)/copy to object a vytvoříme nový objekt obj01, který má jen těchto 8 reziduí. 6) Nový objekt si můžeme přejmenovat (…), uložit jako pdb file … (Figure 3)
9
PyMOL (movie) •
Příprava jednoduchého videa rotací statického snímku
Příklad:
Využijeme funkci mdo, která umožnuje provést několik příkazů naráz / za sebou. PyMOL obsahuje dva skripty (Python), které vyvolají mdo příkazy: util.mrock (start, finish angle, phase, loop-flag) util.mroll (start, finish, loop-flag)
Postup: mset 1 x10 util.mroll 1,10,1 set ray_trace_frames=1 set cache_frames=1 mplay
# definujeme video, statická struktura do 10 snímků # úplná rotace v rovině xy (360°) v 10ti snímcích # u každého snímku provede ray_tracing # uloží (a ponechá!!) ‘zaostřené’ (ray) snímky v paměti # spustí protokol a přehraje vytvořené video
Video (statické snímky za sebou) uložíme File / Save Movie…, nebo přes příkaz mpng mov # vytvoří png soubory mov0001.png, mov0002.png … set cache_frames=0 & mclear # uvolnění paměti V externím programu (…) spojíme jednotlivé snímky do videa.
10
PyMOL (movie) •
Příprava jednoduchého videa rotací statického snímku
VMD Program •
VMD is a molecular visualization program for displaying, animating, and analyzing large biomolecular systems using 3-D graphics and built-in scripting. Program is developed by the Theoretical and Computational Biophysics Group at the University of Illinois.
11
VMD (Introduction, Basic Mouse Control) • • •
Left Button: 3D Rotation Camera (Virtual Trackball) Wheel Button: Move Camera in Z (scale) Right Button: 2D Rotation Camera (XY plane)
• VMD Main Window: důležité příkazy File / New Molecule …. načtení nového systému / MD trajektorie Graphics / Representations …. změna vizuální reprezentace (části / celého) systému Graphics / Colors …. změna barvy atomů, popisků, symbolů, pozadí .. Graphics / Labels …. práce s popisky a výsledky měření (export do .txt) Mouse 1) Rotate Mode 2) Translate Mode 3) Label Atoms Bonds Angles Dihedrals Help / User’s Guide
…. funkce kurzoru v pracovním okně (OpenGL Display) r t 1 2 3 4
…. libovolná rotace (xyz), default …. přesun / posunutí systému v rovině xy …. identifikace atomů, měření …. identifikace atomů …. měření délky vazeb …. měření velikosti úhlů …. měření velikosti torzí …. odkaz na stránku s manuálem
VMD (Loading File)
12
VMD (Loading PDB File)
VMD (Settings & Adjustments)
Saving Images: File / Render… …. vygeneruje obrázek Při ‘deafultně’ zvolené funkci ‘snapshot’ vygenerujeme *.bmp soubor. Další možnost (POV3) vstup pro externí program (POV-Ray For Windows), kterým provedeme Ray-Tracing.
13
PyMOL (samostatná samostatná prá práce) ce) V programu PyMOL vygenerujte tento obrázek (přesně podle šablony).
Použitá literatura •
ACD/Labs, Chemsketch Reference Manual, Version 12.0 for Microsoft Windows, 2010
• • • • •
ACD/Labs, Chemsketch Tutorial, Version 12.0 for Microsoft Windows, 2010 ACD/Labs, 3D Viewer User’s Guide, Version 12.0 for Microsoft Windows, 2010 Pavel Drašar, ACD/Labs, Chemsketch - verze 10.0 pro Microsoft Windows, Učební Pomůcka, Kreslení chemických struktur a grafiky, 2007 Petr Jakubec, Základy Práce s PC – Chemsketch, KFC UP Olomouc, 2009 DeLano Scientific LLC, PyMOL User’s Guide, 2004
•
Odborné články: Bigi M. A.et al., Nature Chemistry, 3, 2011 Wender P. A. et al., Journal of the American Chemical Society, 2011
•
www.wikipedia.org + další stránky s databázemi zmíněné v textu
14
