Описание компьютерной программы Protein 3D. Е.Л. Демченко, В.А. Карасев (http://Protein-3d.ru)

Обработка результатов

Цель работы:

Знакомство с компьютерной программой «PROTEIN 3D» и ее использование для анализа белковых структур.

Описание компьютерной программы «Protein 3D»

Компьютерная программа «Protein 3D» (Визуализатор надмолекулярных биоструктур «Protein 3D») является одним из таких визуализаторов, предназначенных для просмотра файлов в формате PDB. Помимо различных и общепринятых форм рендеринга, в программе реализованы представления о системах сопряженных ионно-водородных связей, которые делают ее в своем роде уникальной и полезно для изучения студентами.

Учебное задание №1.

На белом фоне в форме представления Atoms 1 (иконка Render) с качеством Best Quality в формате .jpeg и производят запись картинки в файл и с помощью Windows проверяют качество записи.

1)При помощи иконки «file» открываем файл «4HHB.PDB»

Содержание всех команд, представленных  в иконке File, показано на рис. 1.

Рис. 1. Команды, записанные в иконке File.

2) С помощью иконки «Render» меняем форму представления структуры анализируемого объекта на «atom 1».

В иконке Render содержатся команды, обеспечивающие различные формы представления (рендеринга) структуры анализируемых объектов.  Мы проведем разбор этих форм на белках.

Рис 2. Содержание команд иконки «Render».

3) Меняем качество рисунка на «Best quality» во вкладке «JPEG File quality» в иконке «File».

4)Сохраняем результат в формате «jpeg» при помощи иконки «File».

Учебное задание 2.

Записать выделенные в субъединице гемоглобина ССИВС в текстовый файл и проверить наличие записи в файл. Студенты все выполняют предложенное задание. В результате должен быть записан текстовый файл с названием 4HHB.txt.

1) Для начала поставим во вкладке «Select bond types» иконки «CIHBS» галочку на против «Show all».

Иконка CIHBS (сокращение от Conjugated Ionic-Hydrogen Bonвs Systems  -  Системы Сопряженных Ионно-Водородных связей – ССИВС) содержит ряд специально разработанных команд для работы с этими системами.

Рис 4. Команды иконки CIHBS.

Команды «Скрыть атомы в ССИВС» (Hide atoms in CIHB mode) и «Притемнить неактивные ССИВС» (Darken inactive CIHB) отмечены красными кружками. В программе они являются установленными заранее и предназначены для улучшения восприятия выделяемых в анализируемой структуре. ССИВС. Так, в отсутствие команды «Hide atoms in CIHB mode», ряд атомов, в первую очередь атомы углерода боковых цепей, создают дополнительный «шум» и затрудняют просмотр ССИВС. Включение этой команды существенно улучшает восприятие ССИВС.

Команды «Обозначить активированные ССИВС» («Sign activated CIHBS»)  и «Показать связи ССИВС» («Show CIHBS links»). Для анализа ССИВС важно знать, между какими атомами такие связи образовались.  Эта информация реализуется с помощью команд «Sign activated CIHBS»  («Обозначить активированные ССИВС») и «Show CIHBS links» («Показать связи ССИВС»).

2)Затем поставим галочку напротив «Trace in Memory» в иконке «CIHBS».

Эта установка позволяет в дальнейшем производит запись информации в текстовый файл.

3) Далее нажмем на вкладку «Show CIHBS links» в иконки «CIHBS».

Ниже приведены все вязи ССИВС из файла 4HHB.txt

PGH 249A N 230A O ; System 1 D=3.630

PGH 249A N GLU 165A OE2 ; System 1 D=2.665

PGH 249A N GLU 165A OE1 ; System 1 D=3.423

PGH 249A O2 HIS 95A NE2 ; System 1 D=2.659

PGH 249A O2 ASN 10A ND2 ; System 1 D=3.784

PGH 249A O3 232A N ; System 1 D=3.614

PGH 249A O3 LYS 12A NZ ; System 1 D=3.552

GLU 165A OE1 CYS 126A SG ; System 1 D=3.761

231A N 8A O ; System 1 D=2.831

GLU 97A OE1 LYS 12A NZ ; System 1 D=3.684

PGH 249A O1 GLU 165A OE2 ; System 1 D=3.120

PGH 249A O6 232A N ; System 1 D=2.631

GLU 97A OE2 LYS 12A NZ ; System 1 D=2.597

PGH 249A P PGH 249A O6 ; System 1 D=1.434

231A O 10A N ; System 1 D=2.707

PGH 249A O6 233A N ; System 1 D=3.616

PGH 249A P PGH 249A O4 ; System 1 D=1.530

PGH 249A P PGH 249A O5 ; System 1 D=1.471

PGH 249A O4 169A O ; System 1 D=3.586

PGH 249A O4 211A N ; System 1 D=2.762

PGH 249A O4 171A N ; System 1 D=2.789

SER 211A OG 169A O ; System 1 D=2.623

170A N 166A O ; System 1 D=3.536

SER 235A OG 231A O ; System 1 D=3.372

SER 235A OG 10A O ; System 1 D=3.579

SER 211A OG 174A N ; System 1 D=3.501

SER 211A OG 173A N ; System 1 D=2.556

SER 211A OG 172A N ; System 1 D=3.688

167A N 129A O ; System 1 D=2.623

39A O 9A N ; System 1 D=2.541

CYS 41A SG 9A O ; System 1 D=3.788

41A N 9A O ; System 1 D=2.692

41A O 11A N ; System 1 D=2.988

GLN 64A NE2 41A O ; System 1 D=2.841

GLN 64A NE2 43A N ; System 1 D=3.369

GLN 64A NE2 42A O ; System 1 D=3.513

60A O 40A N ; System 1 D=2.924

62A N 40A O ; System 1 D=2.970

GLN 64A NE2 12A N ; System 1 D=3.063

GLN 64A NE2 12A O ; System 1 D=2.847

90A N 61A O ; System 1 D=3.581

122A N 89A O ; System 1 D=2.769

89A N 61A O ; System 1 D=2.694

Учебное задание 3.

Выделить в субъединице гемоглобина ССИВС Н-связи типа N_iH…O_i-4, записать их в текстовый файл и проверить наличие записи в файле.

1)ставим в малой иконке галочку против «N_iH…O_i-4», что соответствует основной Н-связи в -спирали белка и снимают галочку на «Show all».

Происходит пересчет структуры и при повороте структуры выявляется расположение выделенного типа Н-связей - N_iH…O_i-4

2) строку Show selected bonds. Появляется табличка, в которой нажимаем ОК. Появляется плакетка с выделенными связями.

3)Для записи в текстовый файл нажимаем кнопку Save links и в появляющемся окне вписываем название файла с цифрой 1 – 4HHB-1. Записывается тестовый файл 4HHB-1.txt.

Содержание сохраненного файла выглядит следующим образом:

Рис 6. связи типа N_iH…O_i-4

Самостоятельная работа

Задание 1:

1. Установить, какой тип структуры является преобладающим в каждом из белков.

2. Установить, имеется ли в предложенных белках кофактор.

3. Установить, связаны ли кофакторы (если они имеются) со структурой ССИВС субъединицы.

4. Установить, состоят ли из белки из субъединиц.

1. а)в белке 7TIM преобладающей является структура серого цвета.

Рис. 7. Прогноз ожидаемой структуры белка 7TIM.

б) в белке ECO RV ENDONUCLEASE (E.C.3.1.21.4) COMPLEXED WITH SUBSTRATE 1 не удалось определить преобладающую структуру. Предположительно из за того что в файле не нанесены данные о структурах (рис. 8)

Рис. 8. Данные о структурах белка ECO RV ENDONUCLEASE.

Рис. 9. Прогноз ожидаемой структуры белка ECO RV ENDONUCLEASE.

2. а) в белке CATALASE имеется кофактор.

Рис. 10. кофактор белка 7TIM.

б) в белке ECO RV ENDONUCLEASE кофактор отсутствует.

3. В белке 7TIM присутствуют ССИВС связанные с кофактором.

Рис. 11. ССИВС связанные с кофактором в белке 7TIM.

4. а)В белке 7TIM присутствует 2 субъединицы.

Рис.12. число субъединиц белка 7TIM

б)в белке ECO RV ENDONUCLEASE присутствует 4 субъединицы.

Рис.13. число субъединиц белка ECO RV ENDONUCLEASE

Практически необходимо выполнить следующее:

1. Сделать принт-файлы для каждого из двух белков на белом фоне в рендеринге <PAPER>

2. На белке, содержащем кофактор (ГЕМ – это тоже кофактор) выделить ССИВС, связанные этим кофактором.

3. Получить текстовый файл с описанием выделенной ССИВС

1. принт-файл для белка CATALASE на белом фоне в рендеринге <PAPER>.

принт-файл для белка ECO RV ENDONUCLEASE на белом фоне в рендеринге <PAPER>.

№	Код белка	Наименование белка из PDB-файла	Объем полученного txt-файла
1	7TIM	triosephosphateisomerase	2 кБ
2	1RVA	ECO RV ENDONUCLEASE (E.C.3.1.21.4) COMPLEXED WITH SUBSTRATE 1 2 DNA	6 кБ