Какие программы использовались



Дата02.07.2017
өлшемі446 b.
#19437









какие программы использовались

  • какие программы использовались

  • как моделировался B-фактор (есть свобода выбора)

  • допускались ли альтернативные конформации

  • моделировались ли водороды

  • какие сгущения электронной плотности интерпретировались как молекулы растворителя (воды), а какие – как шум

  • как отнеслись к некристаллографической симметрии

  • ….



















Организация экспертов, созванная PDB

  • Организация экспертов, созванная PDB

  • Вырабатывает рекомендаций по

    • построению моделей структур
    • методам проверки; создает поток (pipline) по автоматической проверке PDB-файлов и выявлению ошибок


  • Интегральная оценка качества (и, следовательно, степень доверия модели)

  • Выявление “маргиналов” (от лат. margo – край) - остатков или групп атомов



Оценка экспериментальных данных

  • Оценка экспериментальных данных

    • Разрешение
    • Фильтрация рефлексов
  • Оценка соответствия модели экспериментальным данным

    • R-фактор и R-free
  • Оценка соответствия модели строению белка

    • Карта Рамачандрана модели
    • Характер и число маргинальных остатков, групп атомов, …




Проведен РСА эксперимент: найдены параметры кристаллической ячейки и получен файл структурных факторов : CRYST1 77.553 192.966 93.740 90.00 90.00 90.00 0 0 4 211.0

  • Проведен РСА эксперимент: найдены параметры кристаллической ячейки и получен файл структурных факторов : CRYST1 77.553 192.966 93.740 90.00 90.00 90.00 0 0 4 211.0

  • 0 0 6 1642.7 ………………. 1 1 3 160.9

  • Для каждой гармоники (h, k, l) рассчитываем разрешение dhkl (параметры кристаллической решетки известны!)

  • Имеем множество измеренных рефлексов (h, k, l) (см. рис)

  • Если измерены все рефлексы с разрешением d и больше, и d – минимальное с таким свойством, то говорят, что разрешение структуры d (ангстрем)

  • Слово “все” следует заменить на слова “почти все” (добавив, для честности, параметр “полнота данных”) потому, что это эксперимент, а не теория.

  • Так, например, рефлексы, отвечающие самым маленьким тройкам чисел (h,k,l): (0,0,0), (1,0,0) …. не могут быть измерены [почему?]

  • Кроме того, некоторые измеренные амплитуды не используют из-за их плохого качества





График Вилсона (Wilson plot): логарифм интенсивности рефлекса в зависимости от его разрешения (точек на графике много меньше рефлексов потому, что берется средняя интенсивность для диапазона разрешения)

  • График Вилсона (Wilson plot): логарифм интенсивности рефлекса в зависимости от его разрешения (точек на графике много меньше рефлексов потому, что берется средняя интенсивность для диапазона разрешения)

  • Сила сигнала = Fhkl /σhkl . Амплитуды с силой сигнала >3 можно считать достаточно хорошими для синтеза Фурье













Что оптимизируется:

  • Что оптимизируется:

        • Соответствие рефлексов:
          • Fhkl(calc) - рассчитанных по координатам атомов в модели, и
          • Fhkl(obs) – полученных в эксперименте
        • Длины валентных связей
        • Валентные углы
  • Какая величина оптимизируется: Составной R-фактор (измеряется в % или долях единицы):



Как оптимизируется

  • Как оптимизируется

    • Немножко меняются координаты всех атомов в текущей n-й модели , получаем новую, (n+1)-ю модель
    • Рассчитывается Rn+1 для новой модели
    • Если Rn > Rn+1 , то берем (n+1)-ю модель
    • Поступаем так до тех пор, пока R-фактор не перестанет уменьшаться
  • Существуют алгоритмы как выбирать смещения атомов для очередной модели















Если модель правильная, то R-free окажется примерно равным R-X-ray или немногим больше!

  • Если модель правильная, то R-free окажется примерно равным R-X-ray или немногим больше!

  • Может ли быть так, что R-free < R-X-ray?

  • Если модель подогнана под рабочие рефлексы – “переоптимизирована”, - то R_free окажется большим!



Хорошие значения: R_free<20%

  • Хорошие значения: R_free<20%

  • Плохие значения: R_free>40%

  • Значения (R_free – R)>10% настораживают в отношении переоптимизации (ovefitting)













Определяется для упорядоченной четверки атомов: 1-2-3-4

  • Определяется для упорядоченной четверки атомов: 1-2-3-4

  • Если расположить атомы над плоскостью проекции так, чтобы 3-й и 2-й проектировались в одну точку, 3й – выше 2-го, то торсионный угол равен углу между проекциями ребер 1-2 и 2-3

  • торсионный угол отсчитывается от проекции ребра 1-2 против часовой стрелки

  • торсионный угол измеряется в пределах от -180º до -+180º градусов













Этот индикатор хорош потому, что независим от процедуры оптимизации модели (как правило)

  • Этот индикатор хорош потому, что независим от процедуры оптимизации модели (как правило)

  • В хорошей модели >90% остатков, не считая Gly, Pro, находятся в предпочитаемой области

  • Этот критерий нынче известен всем, поэтому авторы стараются подогнать модель!





Торсионные углы:

  • Торсионные углы:

    • Углы φ, ψ, ω (вне областей на карте Рамачандрана)
    • Углы χ1, ..., χ4 (значения не как у ротамеров)
    • Инверсия пептидной цепи (pep-flip)
  • Геометрия остатков: длины связей, валентные углы

  • Пространственный R-фактор(Real Space R-factor, RSR)

  • B-фактор (температурный фактор)

  • Сравнение двух мономеров из одной асимметрической ячейки

  • Комфортность окружения атомов

    • Гидрофобные кластеры
    • Водородные связи
    • Молекулы воды


Боковые цепи имеют от 0 (Gly, Ala) до 4х (Lys, Arg) степеней свободы.

  • Боковые цепи имеют от 0 (Gly, Ala) до 4х (Lys, Arg) степеней свободы.

  • Эти степени свободы - вращения вокруг ковалентных связей

  • Соответствующие торсионные углы обозначаются χ1, ..., χ4, отсчёт идет от связи C_alpha – C_beta















Фазы - по модели (больше неоткуда взять!)

  • Фазы - по модели (больше неоткуда взять!)

  • Рефлексы – из эксперимента

  • Используют трюк “2F_эксп – F_модель” для контрастирования ошибок. В результате трюка получается лучшее приближение к правильной электронной плотности





Карты электронной плотности моделей, для которых в PDB есть файл структурных факторов, доступны на сайте Electron Density Server (EDS)

  • Карты электронной плотности моделей, для которых в PDB есть файл структурных факторов, доступны на сайте Electron Density Server (EDS)



Real Space R (RSR) характеризует насколько модель атомов (или даже отдельного атома) соответствует “экспериментальной” электронной плотности

  • Real Space R (RSR) характеризует насколько модель атомов (или даже отдельного атома) соответствует “экспериментальной” электронной плотности







Для вычисления Z остатка (напр. Ala57) его RSR сравнивается со средним RSR для того же типа остатков (Ala) по выборке из PDB с примерно таким же разрешением (напр. 1.5-1.8 Å)

  • Для вычисления Z остатка (напр. Ala57) его RSR сравнивается со средним RSR для того же типа остатков (Ala) по выборке из PDB с примерно таким же разрешением (напр. 1.5-1.8 Å)





Как и RSR, вычисляется по узлам пространственной решетки

  • Как и RSR, вычисляется по узлам пространственной решетки

  • Не зависит от значений ρэксп , а зависит от согласованности изменений ρэксп и ρмодели

  • Coeff.corr. <0.9 - подозрительно



Заряд остатка должен компенсироваться взаимодействием с зарядом противоположного знака

  • Заряд остатка должен компенсироваться взаимодействием с зарядом противоположного знака

  • Донорам/акцепторам протона желательно образовывать водородную связь

  • Неполярным атомам предпочтительно находиться в гидрофобном окружении





В программе WhatCheck рассчитывается Z-score для комфортности окружения каждой боковой цепи

  • В программе WhatCheck рассчитывается Z-score для комфортности окружения каждой боковой цепи

  • Маргиналы – Z-score < -5

  • Более показательны участки цепи с низким Z, для их обнаружения строится сглаженный график зависимости Z от номера остатка

  • Маргиналов по окружению стоит проверять визуально: часто маргинальность объясняется выходом на поверхность глобулы, контактом с белком из соседней ячейки и др.





В моделях встречается инверсия боковых цепей His, Asn, Gln

  • В моделях встречается инверсия боковых цепей His, Asn, Gln



















(две конформации белка) Различие конформации двух соседних мономеров имеют биологическое объяснение (например, есть подвижные субдомены). В таком случае одна и другая конформации регулярно чередуются в кристалле.

  • (две конформации белка) Различие конформации двух соседних мономеров имеют биологическое объяснение (например, есть подвижные субдомены). В таком случае одна и другая конформации регулярно чередуются в кристалле.

  • (переоптимизация) Авторы оптимизировали сразу два мономера чтобы лучше подогнать R-фактор: у двух молекул вдвое больше параметров подгонки, чем у одной.

  • Симметрия не кристаллографическая (бывает ли на практике?)

































PDBsum

  • PDBsum

  • PDB

  • PDBCheck (программа WhatCheck из пакета WhatIf)

  • PDBReport

  • EDS (RSR во всех видах, файлы с электронными плотностями)



Ramachandran plots for all types of residues (http://xray.bmc.uu.se/gerard/supmat/ramarev.html)

  • Ramachandran plots for all types of residues (http://xray.bmc.uu.se/gerard/supmat/ramarev.html)

  • Rotamers for all types of side chains (http://xray.bmc.uu.se/gerard/supmat/chi.html)









Гармоника Фурье

  • Гармоника Фурье

  • Множество измеряемых гармоник

  • Некачественные рефлексы

  • Определение разрешения модели



Гармоника – слагаемое суммы. Она не представляет из себя никакую физическую волну!

  • Гармоника – слагаемое суммы. Она не представляет из себя никакую физическую волну!

  • Гармоника – функция от (x,y,z) т.к. ρ – плотность электронов, – зависит только от точки пространства

  • Один рефлекс соответствует одной гармонике. Поэтому рефлексы можно нумеровать индексами h, k, l, т.е. тремя целыми числами

  • По каждому направлению r=(rx, ry, rz) гармоника представляет из себя синусоиду.

  • Длина “волны” гармоники зависит от направления r :

    • по направлению оси x, то есть, вектора a кристаллической ячейки, длина волны dx = 1/(h|a|)
    • по направлению оси y: dy = 1/(k|b|)
    • и т.д.


Длина “волны” гармоники (h,k,l) минимальна в направлении вектора s такого, что (s,a)=h, (s,b)=k, (s,c)=l [это простой математический факт]

  • Длина “волны” гармоники (h,k,l) минимальна в направлении вектора s такого, что (s,a)=h, (s,b)=k, (s,c)=l [это простой математический факт]

  • Эта минимальная длина “волны” равна dhkl= 1/|s|

  • dhkl измеряется в ангстремах и называется разрешением данной гармоники

  • Детали структуры размером меньше dhkl /2 не отражаются на этой гармонике

  • Чем больше числа h, k, l, тем длиннее вектор s и, следовательно, меньше разрешение (т.е. нам лучше)

  • Формула для dhkl довольно сложная и зависит от параметров кристаллической ячейки: CRYST1 77.553 192.966 93.740 90.00 90.00 90.00

  • Впрочем, для прямоугольного параллелепипеда она простая:



Каталог: FBB -> year 10 -> ppt
FBB -> Регенерация классификация регенерационных процессов
FBB -> Лекция 3 Тучность. Метаболический синдром. Тучность (ожирение)
FBB -> Программа курса «Микробиология»
FBB -> Закон чистоты гамет. Суть и доказательства. Закономерности наследования, открытые Г. Менделем
FBB -> Задача для студента 1 или 2 курса
FBB -> Сперматогенез
FBB -> В состав комплекса осевых структур входят: нервная трубка
ppt -> Бета-структурные
ppt -> Создание графа np-атомов


Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет