Đề tài Tin Sinh học: Hình ảnh cấu trúc protein (visualizing protein structure)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠNKHOA SINH - KTNNBÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TIN SINH HỌCHÌNH ẢNH CẤU TRÚC PROTEIN(Visualizing protein structure)Giảng viên: TS Võ Văn ToànNgười thực hiện : Đặng Thị Thẩm Phần 7: HÌNH ẢNH CẤU TRÚC PROTEIN(Visualizing protein structure)7.1 Giới thiệu (Introduction)  	PyMOL được tạo ra một cách hiệu quả và rất thực dụng, nhấn mạnh việc cung cấp các tính năng mạnh mẽ cho người dùng. 	Giới thiệu tóm tắt dưới đây lấy từ bài hướng dẫn Gareth Stockwell PyMol ở địa chỉ  là gói đồ họa phân tử mã nguồn mở, miễn phí được viết bởi Warren DeLano. Nó hiện có tại địa chỉ: www.pymod.org.Với các phiên bản cài đặt đơn giản cho nền hệ điều hành windows,Mac,SGI và Linux.Từ mã nguồn sẵn có nó có thể chạy trên hệ thống UNIX với điều kiện OpenGL được cài.Các tính năng* Xem cấu trúc phân tử 3D* Đưa ra hình nghệ thuật* Tạo phân tử động* Xuất ra PyMOL Hình học* Hiện 3D dữ liệu với AxPyMOL* Phát triển với JyMOLMột số tính năng của chương trìnhBắt đầu với điều khiển chuộtSử dụng ChuộtTrên Windows:Click vào Start menu, theo Chương Trình (hoặc All Programs trên Windows XP), và sau đó thả chuột trên PyMOL .Trên Mac OSX (phiên bản bản địa)Double-click vào biểu tượng PyMOL trong ứng dụng thư mục trên ổ đĩa cứng chính của bạnSử dụng một dòng lệnhTùy chọn dòng lệnh khác nhau có thể được bao gồm theo cả Windows và Unix để tự động mở các tập tin và các kịch bản khởi động. Xem "tung ra" trong tài liệu tham khảo hướng dẫn sử dụng để thông tin thêm về các tùy chọn này.Trên Windows:Tại dấu nhắc lệnh, vấn đề:c: \ program files \ Delano khoa học \ pymol \ pymolwin.exe Nếu cài đặt PyMOL ở một nơi nào đó không chuẩn, sau đó sử dụng các ký tự ổ đĩa và đường dẫn chính xác.Cửa sổ PyMOLPyMOL thường bắt đầu với hai cửa sổ: Cửa sổ Viewer (Tcl / Tk) bên ngoài và cửa sổ giao diện đồ họa.Hai cửa sổ của PyMolCửa sổ xemViewer PyMOL đại diện cho trung tâm của hệ thống PyMOL. Đây là một cửa sổ duy nhất OpenGL, nơi mà tất cả đồ họa 3D được hiển thị và nơi mà tất cả người dùng tương tác trực tiếp với các mô hình 3D diễn ra.	Giao diện nội bộ chứa trong cửa sổ này (bên phải) cho phép bạn thực hiện các hành động trên các đối tượng cụ thể và lựa chọn nguyên tử cụ thể. Từ trên xuống dưới, nó có chứa một danh sách đối tượng, một nút chuột cấu hình ma trận, chỉ thị một khung, và thiết lập một "VCR" giống như điều khiển để làm việc với các bộ phim.Viewer cũng chứa một dòng lệnh (dưới) có thể được sử dụng để nhập lệnh PyMOL. Nó cũng có thể xem đầu ra văn bản PyMOL trong cửa sổ Viewer. bạn có thể nhấn phím ESC bất cứ lúc nào để chuyển đổi giữa văn bản và chế độ đồ họa bên trong cửa sổ Viewer.PyMOL Viewer thể hiện tất cả các đang hoạt động của chính , và nó cung cấp khả năng đầy đủ của hệ thống cốt lõi PyMOL. Nếu muốn, các dòng lệnh và giao diện nội bộ có thể bị vô hiệu hóa. Nhiều nhiệm vụ có thể được thực hiện dễ dàng hơn và hiệu quả hơn thông qua việc sử dụng các lệnh tiêu chuẩn và điều khiển. Đối với hầu hết các phần, các tiện ích như vậy hiện đang được tìm thấy trong một cửa sổ giao diện bên ngoài.Giao diện bên ngoài cửa sổTheo mặc định, PyMOL đi kèm với một cửa sổ giao diện bên ngoài mà cung cấp một thanh trình đơn tiêu chuẩn, khu vực, sản lượng, nhập vào lệnh một lĩnh vực, và một loạt các nút . Một lợi thế quan trọng của cửa sổ giao diện bên ngoài mà tiêu chuẩn "cắt và dán" chức năng cho văn bản sẽ chỉ làm việc trong giao diện bên ngoài, và không nằm trong Viewer PyMOL. Hơn nữa, bạn phải sử dụng Ctrl-X, Ctrl-C và Ctrl-V để cắt, sao chép, và dán vì một trình đơn chỉnh sửa tiêu chuẩn chưa được thực hiện .Mặc định Tcl / Tk bên ngoài giao diện bao gồm PyMOL.	Đang tải tập tin PDBSử dụng Menu giao diện bên ngoàiBên ngoài giao diện mặc định cung cấp một tiêu chuẩn Open ... mục trong File menu mà bạn có thể sử dụng để chọn tập tin bạn muốn mở .Sử dụng lệnh Cú pháp  tải   VÍ DỤ  tải thử nghiệm / dat / pept.pdbPyMOL sau khi tải một tập tin PDB.phim hoạt hình vòng lặpphim hoạt hình tự động # mặc địnhphim hoạt hình rectphim hoạt hình bầu dụcCartoon Các loạiphim hoạt hình ốngTất cả các băng phim hoạt hình có liên quan đến các thông số truy cập từ lệnh "thiết lập" cho phép bạn thay đổi sự xuất hiện của họ. Xem chương vào Settings để biết thêm thông tin.Sử dụng PyMOL	*Có một số cách để tải một tập tin cấu trúc vào PyMOL :Có thể cài đặt máy tính của bạn để chỉ cần nhấp vào biểu tượng đại diện cho các tập tin cấu trúc (thường với kết thúc pdb hoặc PSE), các tập tin sẽ mở trong PyMOLNó cũng có thể chỉ cần kéo và thả các tập tin vào cửa sổ chính PyMOL: đi qua Open File-> trên thanh Menu. Ngoài ra, phương pháp này có thể được sử dụng để thêm các cấu trúc bổ sung từ các tập tin khác cho cùng một không gian xem. Xem Trình tự Protein	Một khi bạn đã tải một tập tin vào PyMOL bạn có thể muốn cũng nhìn thấy các trình tự của bất kỳ peptide (và thông tin về tên của dư lượng từ đại phân tử,phân tử khác không-peptide) của các chuỗi trong file cấu trúc. 	Để làm điều này, bạn cần phải chuyển đổi "Trình tự On" tùy chọn, truy cập thông qua trình đơn "Hiển thị" Menu-Bar 	Việc này sẽ hiển thị thứ tự của các dây chuyền như hình dưới đây với các dư lượng chuỗi màu giống như các vùng tương ứng của cấu trúc  Lựa chọn khu vực của kết cấu 	Để chọn (và do đó làm nổi bật / thay đổi màu / thay đổi đại diện) dư lượng axit amin trong chuỗi, chỉ cần chọn các dư lượng bạn muốn để làm nổi bật bằng cách sử dụng nút chuột trái - hoặc chọn một số cùng một lúc, chỉ cần kéo dọc theo trình tự trong khi giữ nút chuột trái. 	Dư lượng trình tự được lựa chọn sẽ được đánh dấu theo thứ tự tại cùng một thời gian, khu vực của cấu trúc tương ứng với các dư lượng cũng sẽ được nhấn mạnh bằng cách thêm dấu chấm màu tím cho các nguyên tử được lựa chọn. 	Phần còn sót lại cũng có thể được lựa chọn bằng cách nhấp chuột trái vào chúng trực tiếp trong cửa sổ xem cấu trúc.Bạn sẽ nhận thấy rằng lựa chọn đều có một tập hợp của 5 nút liên kết với nó - đây là: A- "Hành động" S - "hiển thị" H - "ẩn" L - "nhãn" C - "màu sắc" 	Bằng cách nhấp vào các nút này, các menu của những hành động có thể được áp dụng để lựa chọn được hiển thị một menu khác nhau cho mỗi 5 nút khác nhau. Ví dụ, trong hình dưới đây, "C" nút (màu sắc) đã được nhấn vào, sản xuất đơn màu (mà từ đó thêm "Magenta" trình đơn đã được tiết lộ bằng cách chọn một trong các yếu tố từ danh sách trình đơn màu)."Tất cả" và "sele" lựa chọn	Nếu có bất kỳ dữ liệu được nạp vào PyMOL, sau đó sẽ có ít nhất một lựa chọn trong danh sách lựa chọn "tất cả". Lựa chọn này bao gồm tất cả các nguyên tử hiện đang được nạp vào PyMOL, và cho phép người sử dụng để thực hiện thay đổi trên toàn cầu. 	"C" - Thay đổi màu chọn lọc	Để thay đổi màu sắc của vùng chọn, nhấn nút chuột trái trên hộp "C" kết hợp với lựa chọn 	Sau đó chọn màu sắc mà bạn muốn lựa chọn dưới đây chúng tôi chọn màu đỏ tươi như màu sắc mới 	Các dư lượng axit amin được lựa chọn, cả hai trong trình xem sequece, và trong cơ cấu, thay đổi màu sắc cho màu đỏ tươi 	Ngoài ra, bạn có thể chọn vùng màu sắc khác nhau của cấu trúc bằng cách sử dụng một bộ quy tắc này bao gồm: "Nguyên tố" - hữu ích khi bạn đang quan tâm đến các chi tiết của các chất hóa học của một khu vực cụ thể của protein - mặc định là:carbon - greenoxy - đỏnitơ - bluehydrogen - Trắnglưu huỳnh - cam	“Chuỗi" – dùng để hình dung cấu trúc quaterunary của protein của các chuỗi khác nhau được mô tả trong các tập tin PDB là được giao (tự động) một màu sắc khác nhau 	“ cấu trúc thứ cấp " để có được một cái nhìn tổng quan về cấu trúc điển hình của protein - mặc định là:alpha xoắn - đỏbeta sợi - màu vàngloop - green 	"H" - ẩn các khu vực lựa chọn	Để thực hiện các tính năng đặc biệt của một cấu trúc dễ dàng hơn để hình dung, chúng ta thường muốn ẩn các phần của cơ quan đại diện và để làm điều này, chúng tôi sử dụng nút ẩn "H". Ví dụ: chúng ta thường bắt đầu một phiên bằng cách ẩn tất cả mọi thứ từ sự lựa chọn "tất cả" để chúng ta có thể ẩn chính xác đối tượng chúng ta cần. 	Trong menu "H", chúng tôi có được sự lựa chọn để ẩn: tất cả mọi thứ - tất cả các nguyên tử trái phiếu ... kết hợp với lựa chọn đó đường / thanh / băng / phim hoạt hình - đây là bốn cách khác nhau của đại diện các chuỗi polypeptide. Một số người trong số họ có thể được sử dụng cùng một lúc, vì vậy bạn có thể ẩn "hình cầu" đại diện và thấy rằng bên dưới nó đại diện "dính" là vẫn còn trongbên chuỗi / chuỗi chính - nó có thể ẩn hoặc chỉ có các chuỗi chính hoặc các nguyên tử chuỗi bên bằng cách sử dụng các tùy chọn này.	Thay đổi nguồn gốc của xoay	Chọn một khu vực quan tâm ( như mô tả ở trên ), bạn nhấn phải chuột vào lựa chọn, và chọn "xuất xứ" từ menu xuất hiện. Ngoài ra, dư lượng, và sử dụng "A" (hành động) menu để lựa chọn các lựa chọn như là nguồn gốc mới quay - chọn "nguồn gốc" từ trình đơn hành động. 	Điều chỉnh cấu trúc / Selections	Để sắp xếp cho các cấu trúc / khu vực của các cấu trúc với mỗi nhấp chuột trái, chuột hơn "A" ("hành động") nút cho các đối tượng hoặc lựa chọn bạn muốn canh lề 	Ở đây bạn chọn "Align" hành động -> "lựa chọn“, sau đó chọn tên của các lựa chọn mà bạn muốn sắp xếp 	Điều này sẽ thực hiện một liên kết (chứ không phải đơn giản và không phải là rất chính xác) của các cấu trúc của hai lựa chọn - như bên dưới .	Tiết kiệm một Screenshot PyMOL / Hình ảnhĐôi khi bạn sẽ muốn lưu hình ảnh mà bạn đã xem được trong các màn hình xem PyMOL như một tập tin hình ảnh riêng biệt. Để làm điều này, sử dụng tùy chọn menu-bar File-> Save Image ... Ý nghĩa việc sử dụng phần mềm PyMOL	Sau khi phân tử protein hình thành các cấu trúc bậc cao thì nó còn tồn tại một vị trí nào đó mang điện tích hoặc vị trí này có khả năng liên kết theo kiểu cho nhận .Thì chính tại vị trí này là nơi phân tử protein tương tác với chất khác để thực hiện chức năng của mình.Ở emzim thì gọi là các trung tâm hoạt động của enzim.Chương trình tin sinh học có phần giúp chúng ta dự đoán được cấu trúc của protein thông qua trình tự các nucleotit hoặc thông qua trình tự các axit amin .Và phần mềm sử dụng phổ biến hiện nay là phần mềm PyMoL.CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY