Учебная страница курса биоинформатики,
год поступления 2014

Семестры Студенты Преподаватели

• 2023
• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016

• ...

Отчет должен содержать:

1. Jmol-апплет и две кнопки для выполнения скриптов для заданий 1 (и доп. 3) и 2.
2. Комментарии о водородных связях между белком и ДНК
3. Заключение о подвижности разных частей белка.

Практикум 3. Водородные связи между белком и ДНК. Белок в движении

Рекомендуем выполнять задания сначала в локальной версии Jmol, а затем написать скрипт для апплета.

• 0. Создайте страницу для изложения результатов выполнения практикума. Все, как в первых двух практикумах.

  1. Изобразите водородные связи между атомами белка и ДНК.

• Изображение должно хорошо демонстрировать требуемые водородные связи, а не что-нибудь другое! Поработайте над наглядностью изображения)
• Оставьте изображение одного белка и одной двухцепочечной ДНК если в вашем файле много цепочек белков и/или ДНК.
• Рекомендация: весь белок изобразите в тонкой остовной модели; аминокислотные остатки (целиком, с боковой цепью) на расстоянии менее 5 ангстрем - в проволочной модели; атомы этих остатков на расстоянии менее 3.5 ангстрем - шариками. Раскраска белка - по типам атомов (cpk). ДНК - в проволочной модели. Раскраска ДНК - подберите. Рекомендация - не догма.
• Изобразите все водородные связи между остатками белка и атомами ДНК. Покрасьте водородные связи так, что были хорошо видны.

Указания.

• Используйте файл с ДНК-белковым комплексом, полученный в прошлый раз

• Подумайте о подходящем (вашей натуре) фоне (backgroubd <цвет> # цвет - либо название, либо RGB в виде [200,200,200] - светлосерый)

• Используйте define ... чтобы определить нужные цепочки. Если define my_mol ..., то удобно писать select my_mol and protein или select my_mol and dna и т.п.
• Используйте define ... для выделения аминокислотных остатков, содержащих атомы близкие к ДНК. Пусть define naib ... определяет это множество.

• Для выделения остатков, содержащих атомы, удаленные от ДНК менее чем на 5 ангстрем используйте такую конструкцию: within(group, within(5,DNA)). within(group, xxx) добавляет к множеству xxx целиком остатки, содержащие хотя бы один атом из xxx.

• Водородные связи найдите и изобразите в множестве, состоящем из ДНК и nieb.
• Для построения водородных связей между ДНК и белком надо выполнить сначала следующие команды:

set hbondsRasmol false
@hbondsAngleMinimum = 90     #задает минимум угла водородной связи - см. ваше задание 2 в практ. 1 
@hbondsDistanceMaximum = 3.5 #задает максимальное расстояние водородной связи.

• Водородные связи находятся и изображаются как и раньше:

select <нужное множество>
hbonds calculate
hbonds 40
color hbonds green  # если хотите чтобы водородные связи были зелеными

• Не забудьте отцентрировать изображение (ctnter <множество>), увеличить или уменьшить до нужного размера (zoom <число>). Совсем здорово будет, если скрипт сам повернет изображение наилучшим образом (команды rotete X, 90 - поворот вокруг оси X на 90 градусов, - и соотв. вокруг Y и Z).

• Сделайте заключение о водородных связях между белком и ДНК. Сколько их? (*) Зачем нужны?

  2. Измерьте подвижность различных атомов в ЯМР-структуре.

Изспользуйте структуры из этой таблицы.

Этапы.

1. Выберете три не-маленьких (содержащих 4 и более неводородных атома в боковой цепи) остатка из середины разных спиралей или тяжей. Для каждого из них покажите С-альфа атомы из всех моделей небольшими шариками. Измерьте максимальное расстояние и внесите его в протокол.
2. Те же измерения для трех немаленьких остатков из разных петель (участков полипептидной цепи, которые не спирали и не тяжи).
3. Те же измерения для наиболее далеких от остова неводородных атомов в боковой цепи (например, LYS.NZ) в этих шести остатках.
4. Сделайте заключение о том, какие части белка наиболее подвижны.

Указания

• Внимание. По умолчанию Jmol показывает только первую модель. Для того, чтобы он научился показывать все модели, надо применить команду 'models all'.
• Для выбора остатков полезно сначала изобразить белок в какой-нибудь модели и выполнить команду animation ON (animation OFF для выключения).

• Задания этого пункта можно выполнять, проводя вручную все измерения. Но можно запустить специальный скрипт в локальной версии Jmol. Тогда вам останется составить список атомов, которые вас интересуют, и каждый из них сообщить этому скрипту (в формате типа ASN25.CA). Скрипт сам измеряет расстояния между парами таких атомов из разных моделей, находит максимальное, показывает наиболее удаленную пару атомов.

Внимание. Этот скрипт не работает в Jmol 13. Скачайте последний дистрибутив по ссылке и распакуйте его в любую папку на своем компьютере. Используйте Jmol 14.

• В отчете должна быть кнопка для запуска скрипта, который последовательно показывает:
  1. все модели в виде 'backbone 20', выбранный остаток в виде 'wireframe 20', выбранный атом - шариками (cpk 50).
  2. только выбранные атомы во всех моделях шариками (отцентруйте изображение, используйте zoom), два из которых с наибольшими расстояниями выделены, например, размером и цветом.
  3. команду echo, которая сообщает наибольшее расстояние.
• Удобно не записывать одинаковые команды всякий раз, а один раз создать функцию.

function ShowAtoms ( atomset, maxatoms, maxdist )
{
# Тут пишем любые команды, где можно использовать переменные
# atomset, maxatoms, maxdist. Для этого перед именем переменной 
# надо поставить знак @, например,
select @atomset
echo @{"The following set was selected: " + atomset}
}

Теперь эту функцию можно вызывать для любого множества атомов:

ShowAtoms "48.ca" "48.ca/2 or 48.ca/6" 1.4

Дополнительное задание

• 3.* Изобразите и опишите гидрофобные кластеры на интерфейсе белка с ДНК.

• Добавьте к скрипту задания 1 изображение гидрофобных кластеров на интерфейсе, каждый кластер - своего цвет.
• Напишите комментарии о числе и размере кластеров, числе атомов ДНК, участвующих в кластере и выводы о гидрофобном взаимодейтсвии белка с ДНК в вашей структуре.

Указания

• Используйте сервис CluD

• Выберите "between chains"
• Укажите цепочки. Если две в одном set, то через запятую без пробелов, например, так: :A,:B
• Скачайте скрипт, уберите ; из него, вызовите из скрипта зад.1 и создайте изображения кластеров (spacefill, подберите раскраску)