Занятие 11: работа с программой RasMol
   
Разумно вести протокол сразу в виде HTML-странички. Но можно и в редакторе MS Word.

Создайте рабочую директорию H:\Term1\Block3\Practices\Practice11, а в ней файл протокола 3Dstructure.html или 3Dstructure.doc.

Скопируйте в созданную директорию нужный Вам файл PDB из директории P:\y09\Term1\PDB.

Создайте на рабочем столе иконку для программы RasMol и запустите программу, см. подсказки.

Внимание! В классе установлена версия программы с неудачно русифицированным меню, поэтому в некоторых случаях наряду с английским названием кнопок в скобках указано желательное русское название кнопки и реально существующее в данной версии.

  1. Посмотрите, как выглядит Ваш белок!

    2. Запустите программу RasMol. В меню программы выберите File => Open, найдите в своей рабочей директории файл хххх.pdb и откройте его программой RasMol - в окне появится условное изображение вашего белка в проволочной модели. Поводите мышью по окну, удерживая сначала левую, затем правую кнопку мыши.

  2. Работа в командном окне. Разные типы моделей структуры.

    3. При запуске программы RasMol, кроме графического, открывается командное окно. Попробуйте выполнить простейшие команды:

    wireframe off
    backbone
    backbone off
    spacefill
    spacefill off
    wireframe

    Каждый раз смотрите, что происходит с изображением в графическом окне.
    Щелкните левой кнопкой мыши по изображению какого-нибудь атома в графическом окне - в командном окне должно появиться описание этого атома.
    Изучите работу кнопки "Display" (Режим просмотра/Вид) графического окна. Модели 3D структур белков бывают шариковые, проволочные, шарнирные и ленточные, посмотрите, как эти типы моделей обозваны в меню.

    Полюбопытствуйте, что на экране у товарищей! Это может быть очень поучительно.

    Экспортируйте изображение шариковой модели структуры в графический файл all.gif.

  3. Определите, какие молекулы есть в заданной структуре.

    4. Создайте в протоколе шаблон описания документа PDB. Откройте ваш pdb-файл для просмотра с помощью FAR Manager, найдите в документе PDB данные, необходимые для заполнения полей шаблона (см. подсказки). Заполните шаблон.
    (*) Если Вы обнаружили какие-либо расхождения того, что можно видеть посредством RasMol (т.е., координат атомов) с тем. что описано в поле SEQRES pdb-файла, отметьте это в комментариях к соответствующей строке описания документа PDB .

  4. Создайте скрипт, последовательно генерирующий заданные изображения структуры.

    5. Сначала попробуйте создать простой скрипт, приведенный в подсказках). Сохраните его в отдельном файле proba.spt и проверьте, что он работает, и только потом приступайте к созданию основного скрипта exercise11.spt.

    Откройте файл exercise11.spt в редакторе FAR Manager. Введите команду/команды в командное окно RasMol. Если команды создают требуемое изображение, добавьте их в скрипт. Между командами, создающими нужные изображения обязательно надо вводить команду pause, а после них — команду echo с кратким пояснением на английском. Из пояснения должно быть понятно, что же изображено на картинке.
    Внимание! Не все команды, задаваемые кнопками меню, отображаются в командном окне!

    Скрипт должен порождать следующие картинки:
    1. всю структуру в шариковой модели;
    2. структуру только белка в остовной модели;
    3. структуру только белка в ленточной модели;
    4. изображение всех компонентов структуры;
      белок представьте в остовной модели, разным цветом отметьте разные полипептидные цепи;
      лиганды из 2-х и более атомов, а также ДНК – в шарнирной модели с раскраской по атомам (шарнирной моделью будем называть наложение шариковой и проволочной моделей такое, что размер "проволочек" примерно вдвое меньше размера "шариков");
      молекулы воды и одноатомные лиганды - в шариковой модели;
      эту картинку экспортируйте в графический файл all_components.gif;
    5. изображение концевых остатков у одной полипептидной цепи;
      получите изображение в остовной модели только какой-нибудь одной полипептидной цепи;
      N- и С-концевые аминокислотные остатки покажите в шарнирной модели, подпишите их названия и номера;
      представьте аминогруппу N-концевого остатка и атомы кислорода карбоксильной группы С-концевого в шариковой модели (с большим диаметром шариков, чем для остальных атомов); подпишите их названия.
    Наши советы к конкретным упражнениям можно найти в подсказках. Краткая справка на русском языке - в презентации . Настоятельно рекомендуем использовать кнопки Help =>User Manual в меню RasMol (Cправка=>Руководство пользователя). Творческий подход к выполнению заданий (например, подбор цветов объектов, толщины линий и способов изображения и т.п.) приветствуется! При этом, конечно, изображение должно демонстрировать то, что указано в задании.

    Дополнительные упражнения

    1. Опишите общую форму заданного белка и оцените его размеры.

      2. Получите одноцветное изображение белковой части структуры в шариковой модели. Покрутите структуру, выберите ракурс и опишите в протоколе, на что это похоже (на шар, цилиндр, гриб, гвоздь...?)
      Для измерения характерных размеров структуры используйте кнопки меню "Settings"=>"Pick Distance" ("Установки"=>"Расстояние"). После нажатия кнопок выбирайте первую точку в структуре и щелкаете по левой кнопке мыши, а затем так же выбирайте вторую точку. На экране должна появиться пунктирная линия с указанием расстояния между точками в A. В командном окне можно увидеть, между какими атомами было измерено расстояние. Результаты занесите в протокол.
      Для того, чтобы понять, маленький или большой белок Вам задан, очень полезно выполнить следующие расчеты. Аппроксимируйте белок сферой, радиус которой выберите на основании проведенных измерений. Допускается аппроксимация цилиндром или другой подходящей геометрической фигурой. Попробуйте ответить на следующие вопросы.

      Сколько молекул Вашего белка поместится в одной клетке Escherichia coli, если аппроксимировать клетку цилиндром r=0.5µm и h=2µm ?

      Предположим, что все 4400 белков кишечной палочки были синтезированы одновременно и в равных количествах. Предположим, что размеры всех белков одинаковы и равны размерам Вашего белка. Предположим, что в клетке ничего нет, кроме белков. Сколькими молекулами будет представлен каждый белок?

      Предел разрешения светового микроскопа оценивается как λ/2, где λ - длина волны. Сколько молекул белка потребуется, чтобы создать объект, видимый под световым микроскопом?

    2. Сравните два изображения третьего аминокислотного остатка в заданном белке

      3. Ранее с помощью программы ACD ChemSketch вы получили изображение 3-его аминокислотного остатка в заданном вам белке.
      Получите с помощью RasMol изображение этого же остатка в реальном белке. Соответствующую команду внесите в протокол. Опишите наблюдаемые различия, приведите соображения, чем эти различия могут быть обусловлены.