
# Добавление значений переменных среды

%set_env PATH=/srv/conda/miniconda/bin:/srv/conda/miniconda/condabin:/usr/local/bin:/usr/bin:/home/preps/golovin/progs/x3dna-v2.4/bin
%set_env X3DNA=/home/preps/golovin/progs/x3dna-v2.4

env: PATH=/srv/conda/miniconda/bin:/srv/conda/miniconda/condabin:/usr/local/bin:/usr/bin:/home/preps/golovin/progs/x3dna-v2.4/bin
env: X3DNA=/home/preps/golovin/progs/x3dna-v2.4


! fiber

===========================================================================
NAME
        fiber - generate 56 fiber models based on Arnott and other's work
SYNOPSIS
        fiber [OPTION] PDBFILE
DESCRIPTION
        generate 56 fiber models based on the repeating unit from Arnott's
        work, including the canonical A-, B-, C- and Z-DNA, triplex, etc.
        -cif     output structure coordinates in mmCIF format
        -num     a structure identification number in the range (1-56)
        -m, -l   brief description of the 56 fiber structures
        -a, -1   A-DNA model (calf thymus)
        -b, -4   B-DNA (calf thymus, default)
        -c, -47  C-DNA (BII-type nucleotides)
        -d, -48  D(A)-DNA  poly d(AT) : poly d(AT) (right-handed)
        -z, -15  Z-DNA poly d(GC) : poly d(GC)
        -pauling triplex RNA model, based on Pauling and Corey
        -rna     RNA duplex with arbitrary base sequence
        -seq=string specifying an arbitrary base sequence
        -rep=number no. of repeats of the sequence specified via -seq
        -single  output a single-stranded structure
        -h       this help message (any non-recognized options will do)
INPUT
        An structure identification number (or symbol)
EXAMPLES
        fiber fiber-BDNA.pdb
            # fiber -4 fiber-BDNA.pdb
            # fiber -b fiber-BDNA.pdb
        fiber -a fiber-ADNA.pdb
        fiber -seq=AAAGGUUU -rna fiber-RNA.pdb
        fiber -seq=AAAGGUUU -rna -single fiber-ssRNA.pdb
        fiber -seq=AATTG -rep=5 B-AATTG-repeat5.pdb
            # triplex model (RNA), based on Pauling and Corey
        fiber -pauling triplex-C10C10C10.pdb  # default: 10 Cs per strand
        fiber -pauling -seq=AAA triplex-A3A3A3.pdb  # 3 As per strand
        fiber -pauling -seq=AAAA:CCCC:GGGG Pauling-triplex-A4C4G4.pdb
            # triplex DNA model, with O2' atoms removed
        fiber -pauling-dna -seq=ACTT -repeat=6 Pauling-DNA-triplex.pdb
OUTPUT
        PDB file
SEE ALSO
        analyze, anyhelix, find_pair
AUTHOR
        3DNA v2.4.5-2021may19, created and maintained by xiangjun@x3dna.org
LICENSE
        Creative Commons Attribution Non-Commercial License (CC BY-NC 4.0)
        See http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ for details
NOTE
        *** 3DNA HAS BEEN SUPERSEDED BY DSSR ***

Please post questions/comments on the 3DNA Forum: http://forum.x3dna.org/
===========================================================================


# Команда для получения pdb A-формы ДНК

! fiber -a -seq=atgcatgcatgcatgcatgc src/fiber/atgc-a.pdb

Structure #1; Twist: 32.7 (degrees); Rise: 2.548 (Angstrom)


# Команда для получения pdb B-формы ДНК

! fiber -b -seq=atgcatgcatgcatgcatgc src/fiber/atgc-b.pdb

Structure #4; Twist: 36.0 (degrees); Rise: 3.375 (Angstrom)


# Команда для получения pdb Z-формы ДНК

! echo -n "10"| fiber -z src/fiber/atgc-z.pdb

Structure #15; Twist: -60.0 (degrees); Rise: 7.250 (Angstrom)
Repeating unit: GC:GC
Number of repeats (Dft: 10):


import os

os.chdir('src//analyze//1ffy')
! find_pair -t 1ffy.pdb | analyze
os.chdir('..//..//..')

can not remove file: ref_frames.dat

handling file <1ffy.pdb>

Time used: 00:00:00:00


# Здесь какой-то непонятный код начинается. Идея в том, чтобы файлы *.out переделать в pandas.DataFrame и использовать seaborn, 
# для построения распределения торсионных углов у 1ffy. А также для использования .mean(), чтобы посчитать среднее значение каждого типа угла.

import pandas as pd
import re

def mkdf(path):
    with open(path + '.txt') as file:
        with open(path + '_prob.txt', 'w') as out_file:
            for line in file:
                out_file.write(re.sub(r'\s+', ' ', line) + '\n')

    data = pd.read_table(path + '_prob.txt', sep = ' ')
    data = data.reset_index()
    data = data.drop(['Unnamed: 9', 'index', 'id'], axis = 1).dropna()
    return data


# Здесь программа группирует цепи 11ffy и описывает среднее значение по каждому углу.

ffy_data_1 = mkdf('src//analyze//1ffy//1ffy_strd1')
ffy_data_2 = mkdf('src//analyze//1ffy//1ffy_strd2')
ffy_data = pd.concat([ffy_data_1, ffy_data_2], ignore_index=True)

round(ffy_data.mean(), 2)

alpha      -30.13
beta        35.25
gamma       39.39
delta       85.46
epsilon   -131.73
zeta       -51.93
chi       -128.84
dtype: float64


# Для работы seaborn удобно изпользовать long-form data (в одной строке полностью описано одно наблюдение). Чтобы переделать ffy_data нужно использовать
# .melt(), которая сдлеает long-form data.
# График - box plot'ы для каждого угла.

import seaborn as sns

ffy_data_melted = ffy_data.melt(id_vars=['base'], 
                                var_name = 'angle', value_name = 'angle_value')

boxplots = sns.boxplot(x= 'angle', y = 'angle_value', data = ffy_data_melted, palette = 'Set3')
sns.stripplot(x= 'angle', y= 'angle_value', data = ffy_data_melted, size = 4, color = '.3')

<AxesSubplot:xlabel='angle', ylabel='angle_value'>


dist_angles = sns.displot( data=ffy_data_melted, x = 'angle_value', col = 'angle', kind = 'hist', height = 4, aspect=.7)
dist_angles.set_axis_labels('Градус', '')

<seaborn.axisgrid.FacetGrid at 0x7f74258e4ac8>

	A-форма	B-форма	Z-форма
Тип спирали (правая или левая)	Правая	Правая	Левая
Шаг спирали (Å)	31	33.8	43.6
Число оснований на виток	11	10	12
Ширина большой бороздки	18.5	17.8	13.2
Ширина малой бороздки	9.6	9.9	9.9

3DNA¶

Задание 1¶

Задание 2¶

Рисунок 1. Структура 1bna.pdb с выделением DG'4.¶

Рисунок 2. Структура DG'4. Красные атомы смотрят в сторону большой бороздки, синие - малой.¶

Таблица 1. Сравнение трех ДНК.¶

Задание 3¶

Сравнение торсионных углов тРНК с ДНКовыми¶

Рисунок 3. Boxplot'ы для значений углов.¶

Рисунок 4. Распределение значений углов.¶

Таблица 2. Сравнение углов 1ffy и ДНКовых торсионных углов.¶

Определение стеблей тРНК¶

Рисунок 5. Вторичная структура 1ffy.¶