Практикум 3. Prody. Восстановление функции ЭП.


Задание 1. Prody и B-факторы, часть 1.

Остаток с максимальным средним В-фактором по атомам (46.77) - это VAL 267. На левом рисунке ниже показаны значения В-фактора его атомов (раскраска по В-фактору). Они различаются слабо, причем больше у атомов боковой цепи, чем у атомов остова, что понятно, потому что атомы остова "фиксированы" пептидными связями.


VAL 267остатки с минимальным и с максимальным
В-фактором в контексте молекулы белка 4AF8
(раскраска по В-фактору)

Остаток с минимальным средним В-фактором по атомам (4.37) - это ILE 115. Он находится в бета-листе, зажатом между параллельно ему расположенными группами альфа-спиралей, как в бутерброде. Поэтому такой низкий В-фактор в этом регионе, и у ILE 115 в частности, тоже неудивителен.



Задание 2. Prody и B-факторы, часть 2.


Вот scatter plot, который у меня получился:



Не строя модель, можно лишь сказать, что, похоже, коррелция между В-фактором остатка и расстоянием между центрами масс остатка и белка есть, причем она менее выражена для остатков, находящихся близко к центру масс белка. Видимо, это особенность моего белка, потому что мы видим, что в радиусе около 10 ангстремов от центра масс белка расстояние до него от центра масс остатка не скоррелировано с В-фактором, что может как раз и соответствовать "зажатым" между альфа-спиралями остаткам бета-слоя.



Задание 3. Как работает восстановление функции электронной плотности по экспериментальным данным.

Вот скрипты, которые я использовала для одной операции восстановления ЭП:

python compile-func.py -g 2,3.5,4+10,3,5.5+2,3.5,7+2,3.5,16+18,3,17+2,3.5,18
python func2fourier.py -F x -P x
python fourier-filter.py -r y-z
python fourier2func.py -f func.txt -i func_ft_filtered.txt -o two_func.txt

Я хотела изобразить молекулы HOH и HSH на расстоянии 9 Å друг от друга. В таблицах ниже представлены все восстановления ЭП, которые я проводила.

Для полного набора гармоник я сначала определила n_0 - номер первой гармоники с отличным (ну совсем отличным) восстановлением ЭП: 35. Затем я стала смотреть, как на наборе гармоник 0-35 шум 5, 10 и 20% влияет на качество восстановления ЭП. Конечно, увеличение шума ухудшает восстановление, так же как мЕньшие наборы гармоник (0-20, 0-10...), но характер ухудшения другой: при малых наборах гармоник мы просто не можем детектировать некоторые пики, а при увеличении шума мы видим все пики, соответствующие атомам, но также видим "несуществующие" пики шума.



Набор гармоникРазрешение (Å)Полнота данных (%) Шум амплитуды (% от величины F)Шум фазы (% от величины phi) Качество восстановления (отличное, хорошее, среднее, плохое) График исходной и восстановленной ЭП
Полный набор гармоник
0–130 Å100%0%0%Плохое
0-103 Å100%0%0%Среднее
0-201.5 Å100%0%0%Хорошее
0-301 Å100%0%0%Отличное
0-400.75 Å100%0%0%Отличное
0-350.85 Å100%0%0%Отличное
0-350.85 Å100%5%5%Отличное
0-350.85 Å100%10%10%Хорошее
0-350.85 Å100%20%20%Среднее

Для неполного набора гармоник шум я не добавляла, чтобы проследить эффект на восстановление ЭП, оказываемый именно неполнотой гармоник. При уменьшении полноты данных от 100 до 89% качество ЭП падает довольно медленно. При этом характер искажения ЭП тоже специфический: положение максимумов правильных пиков передается точно, но занижаются вообще все значения ЭП, и чем ближе к центру нашего одномерного пространства, тем сильнее. Возникающие при этом "несуществующие" пики не торопятся догонять реальные с уменьшением полноты данных, и их можно легко отличить от пиков, возникающих при добавлении шума, потому что они более регулярные и похожие друг на друга.
Разрешение для неполного набора гармоник я определяла по разрешению гармоники в наборе с наибольшим номером, потому что именно у нее разрешение наименьшее. Но то, насколько этому разрешению можно верить, показывает полнота данных, то есть разрешение 0.85 Å при наборе гармоник 2-15,18-35 не имеет такого же смысла, как разрешение 0.85 Å при наборе гармоник 0-35.

Набор гармоникРазрешение (Å)Полнота данных (%) Шум амплитуды (% от величины F)Шум фазы (% от величины phi) Качество восстановления (отличное, хорошее, среднее, плохое) График исходной и восстановленной ЭП
Неполный набор гармоник
1-350.85 Å97%0%0%Отличное
2-350.85 Å94%0%0%Отличное
2-15,18-350.85 Å89%0%0%Хорошее
2-15,18-360.83 Å89%0%0%Хорошее

Такая картина кажется мне довольно утешительной. Известно, что в эксперименте мы не получаем полного набора гармоник, но оказывается, что и при достаточно неполных наборах данных можно определить положение исследуемых атомов.


© Belousova Evgenia, 2020