Program de vizualizare off-line a proteinelor si a interactiunii ligand - proteina
Molegro Molecular Viewer (MMV)
Molegro Molecular Viewer - aplicatie pentru studiul si analiza interactiunii dintre
liganzi si proteine (macromolecule).
Programul permite deschiderea fisierelor cu extensia “pdb”, salvate din
baza de date RCSB Protein Data Bank (rcsb.org/pdb).
Fisierele proteinei de interes se descarca de pe site-ul (rcsb.org), din pe pagina
dedicate proteinei respective.
Pentru deschiderea fisierului unei proteine se foloseste comanda “import”
MMV se bazeaza pe notiunea de "workspaces".
Un "spatiu de lucru" poate fi salvat, curatat, inlocuit sau lipit la alte "spatii de lucru".
Molegro Molecular Viewer toolbar:
- usureaza accesul la actiunile uzuale de vizualizare a unor molecule.
Import molecule
Fit to screen Screen capture
Visualization settings
Hydrogens On/Off Label dialog
Search
Fereastra Workspace Explorer: contine informatii despre:
- molecule (proteine, liganzi, moleculele de apa)
- etichete (labels),
- suprafete,
- scheletul proteinei (backbones),
- cavitati
Butonul dreapta al mouse-ului (context menu) permite:
Exportul moleculei (format PDB, Mol2, SDF)
Editare in fereastra Workspace Properties
Redenumirea moleculei
Eliminarea unor elemente din fereastra activa
Clonarea ligandului sau a proteinei (copy)
Convertirea proteinei la ligand
Prepararea de molecule
Crearea de etichete, suprafete si schelete (backbones)
Fitarea moleculei in Visualization Window
Fereastra Workspace Explorer poate fi folosita pentru a inspecta molecula in
Visualization Window (click pe molecula de interes)
Visualization Window: pentru vizualizarea de
proteine, liganzi,
suprafete, cavitati,
molecule de apa (doar oxigen),
etichete, notatii,
scheletul proteinei,
legaturi de hidrogen, ...
Modificarea modului de afisare se face activand “Visualization settings”: - stilul si culoarea moleculelor, - rendering options, - legaturile de hydrogen, - interactiunile electrostatice
“Ball and Stick”: atomii sunt sfere iar legaturile sunt reprezentate ca cilindrii.
”Atom Scale” seteaza fractia razei Van der Waals care este folosita ca raza a
sferelor.
“Bond Scale” este diametrul legaturii in Angstrom
Reprezentarea “Ball-and-stick” este folosita pentru prepararea liganzilor: legatura
vizualizata indica ordinul legaturii, culoarea ne spune daca legatura este rigida (brown
or red) sau flexibila (green).
“Style and color”: moleculele pot fi reprezentate ca
- ball-and-sticks,
- sticks,
- space-fill (CPK),
- wireframe
“Stick”: legaturile sunt figurate ca cilindrii.
“Bond Scale” este diametrul legaturii in Angstrom
“Spacefill (CPK)”. Atomii sunt figurati ca sfere. Legaturile nu sunt vizualizate
“Atom Scale” seteaza fractia razei Van der Waals care este folosita ca raza a
sferelor.
“Wireframe” cel mai rapid mod de desenare a moleculelor: legaturile sunt fogurate ca
linii intre atomi. Atomii nu sunt figurati (dar este posibil sa fie selectati). Toate legaturile
sunt desenate cu o singura linie indifferent daca sunt duble, simple sau delocalizate.
Setari “coloring styles” ce pot fi aplicate tuturor moleculelor
Fixed Color
Color By Element (CPK)
Color By Id (or Chain)
Color By Id (carbons only)
Color By Hydrogen Bond Type (rosu = donori, verde = acceptori, galben = atomi
capabili si sa doneze si sa accepte atomi de hidrogen).
Color By Partial Charge (albastru = pozitiv, rosu = negativ)
Setari “coloring styles” ce pot fi aplicate numai proteinelor
Color By Temperature (B-Factor) (albastru = Tmin, rosu = Tmax) factorul B
(Temperatura) indica masura in care atomul vibreaza in jurul pozitiei de echilibru
Color By Amino Acid Type
Color By Shapely Residue
Color By Residue ID (rainbow effect).
Color By Secondary Structure
(rosu = -helices, albastru = -strands, galben = -turns.
Color By Hydrophobicity (rosu = aminoacid hydrophilic, albastru = amoinoacid
hydrophobic.
Interactions:
hydrogen bonds;
electrostatic interactions
Views:
moduri presetate de reprezentare
Rendering: modificarea
setarilor de afisaj:
fog,
3D projection,
background,
label
Toate rotatiile se fac in jurul unui centru de rotatie care poate fi ales: Set as
Rotational Center
Toate obiectele din Visualization Window (spatiul 3D) pot fi actionate prin
"context menu" (click dreapta)
Se pot crea vizualizari ale suprafetei moleculei: “Tools”; “Surfaces”.
Se selecteaza molecula dorita (proteina, ligand, etc)
Se selecteaza tipul de suprafata (electrostatic, hidrofobicitate, …)
Clipping Planes: modificarea planului de vizualizare
(ex. pentru vizualizarea interiorului unei proteine)
Se ajusteaza planul apropiat si cel indepartat pana cand este vizualizata
regiunea dorita.
Se activeaza din meniul “Window”:
Search Space: poate fi folosit pentru a crea o suprafata moleculara partiala:
- se ascund moleculele in exteriorul spatiului creat;
Se seteaza centrul suprafetei:
- centrul proteinei
- centrul ligandului (daca exista)
Se seteaza raza sferei
Hide Residues permite ascunderea
reziduurilor (aminoacizilor) din exteriorul unei
sfere predefinite (centru, raza)
Crop molecules: stergerea unor parti din
molecula (eliminarea regiunilor nerelevante).
Workspace Finder: cautarea
rapida a reziduurilor/atomilor
sau a moleculelor.
Sequence Viewer: (se activeaza din "Tools" sau "Window"): permite inspectarea
rezidurilor proteinei.
Pentru evidentiere se selecteaza aminoacidul
Pentru informatii se plaseaza cursorul pe aminoacidul respectiv
Pentru a face diferite notatii:
- se selecteaza 1 atom → "click dreapta“→ Create Point Annotation
- se selecteaza 2 atomi → "click dreapta“→ Create Distance Annotation
- se selecteaza 3 atomi → "click dreapta“→ Create Angle Annotation
- se selecteaza 4 atomi → "click dreapta“→ Create Dihedral Angle Annotation
Masuratori si notatii:
Daca se selecteaza 2 atomi:
- in Properties Window este
afisata distanta dintre ei.
Daca se selecteaza 3 atomi conectati:
- in Properties Window este
afisat unghiul dintre ei.
Daca se selecteaza o legatura:
- in Properties Window este
afisat unghiul de torsiune definit prin
aceasta legatura.
- Create Backbone: din "context
menu" (click dreapta) pe categoria
"Protein" in Workspace Explorer
- cartoon style (vizualizarea
structurii secundare)
- tube style (scheletul proteinei
este reprezentat ca o curba
polinomiala ce trece prin carbonii α
ai fiecarui aminoacid)
- Create surface (electrostatic, hidrofobicitate, ...) - din "Context menu"
- Create labels
(la proteina sau la ligand)
- din "Context menu"
Structural Protein Alignment: se face prin identificarea rezidurilor identice
din doua proteine si calcularea translatiilor si rotatiilor ce minimizeaza RMSD
(root mean standard deviation) dintre carbonii alfa ai reziduurilor identice.
- se selecteaza Tools, apoi Structural Protein Alignment.
Proteina "target" este proteina ce va fi translatata si reorientata (in
Visualization window).
Energy Map Visualization: se vizualizeaza campul de forte
Steric favorable: regiunile favorabile plasarii unui atom nepolar.
Potential electrostatic: rosu (sarcina electrostatica negativa), albastru (sarcina
electrostatica pozitiva)
Model activitate practica:
Vizualizarea unei proteinei (si a liganzilor) folosind "Molegro Molecular Viewer"
1) proteina :
2) Liganzii proteinei
distanta dintre atomii C(8) si O(13) din: 1,20 A:
unghiul dintre 2 legaturi adiacente:
(C5-Se6-C7=102,14)
7) Crearea suprafetei proteinei
din punct de vedere electrostatic
din punct de vedere
al hidrofobicitatii
8) vizualizarea (concomitenta) suprafetei proteinei (solid), a unei portiuni a lantului
de aminoacizi si a ligandului: