معلومة

تم العثور على تحويل الإحداثيات في PDB

تم العثور على تحويل الإحداثيات في PDB



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

وفقًا لدليل PDB ، توجد بعض مصفوفات الترجمة المنسقة الموجودة في ملف PDB:

ORIGXn التحويل من الإحداثيات المتعامدة إلى الإحداثيات المرسلة (ن = 1 أو 2 أو 3). مقياس التحول من الإحداثيات المتعامدة إلى الإحداثيات البلورية الكسرية (ن = 1 ، 2 ، أو 3). تحويلات MTRIXn التي تعبر عن تناظر غير بلوري (ن = 1 أو 2 أو 3). قد تكون هناك مجموعات متعددة من هذه السجلات.

على سبيل المثال ، في 10 جراممعقدة من RCSB أرى:

ORIGX1 1.000000 0.000000 0.000000 0.00000 ORIGX2 0.000000 1.000000 0.000000 0.00000 ORIGX3 0.000000 0.000000 1.000000 0.00000 MIX1 0.013543 0.000000 0.001805 0.00000 مقياس 2 0.000000 0.011055 0.000000 0.00000 مقياس 3 0.000000 0.000000 0.014557 0.00000 MTRIX1 1 0.945333 0.099229 0.310644 -5.487 MTRIX1 1 0.945333 0.099229 0.310644 -5.487 MIX 1 0.013543 0.000000 0.001805 0.00000 مقياس 2 0.000000 0.011055 0.000000 0.00000 مقياس 3 0.000000 0.000000 0.014557 0.00000 MTRIX1 1 0.945333 0.099229 0.310644-5.487 -0.950423 27.67516 1

أريد أن أقوم بإعادة بناء فوكسل ثلاثي الأبعاد لجزء من المجمع المخزن في PDB. ما هو الغرض من هذه المصفوفات ، هل أحتاج إلى تطبيق أي من هذه الترجمات على الإحداثيات المخزنة في PDB "لتوحيد" البيانات والحصول على نفس نظام الإحداثيات ونفس الشبكة لوحدات PDB المختلفة؟ أم أنها مرتبطة فقط بالبيانات التي قدمها المؤلفون وهي ضرورية للترجمة العكسية؟ أو أي شيء آخر؟ شكرا جزيلا!


الغرض من هذه المصفوفات هو إعادة بناء الشبكة البلورية من الإحداثيات ، والتي تحتوي فقط على نسخة واحدة من الوحدة الهيكلية المتكررة الموجودة في البلورة. بمعنى آخر ، يمثلون التحولات الأفينية المطلوبة لتحويل نسخة واحدة من وحدة التكرار إلى جيرانها.

بالنسبة إلى عالم الأحياء (على عكس عالم البلورات) ، فهذه ليست مفيدة إلا إذا كان أحد محاور التناظر البلوري أيضًا عبارة عن محور ثنائي الأبعاد بيولوجي (أو متعدد الممرات الأخرى). ومع ذلك ، في هذه الحالة ، عادةً ما يوفر PDB خيارًا لتنزيل "الوحدة البيولوجية" ، والتي تتضمن إحداثيات جميع النسخ المجاورة التي ترتبط في الخلية بالنسخة المحددة بواسطة الإحداثيات الأصلية. يجب أن أشير إلى أنه في بعض الأحيان تكون الوحدة البيولوجية في الواقع الأصغر من الوحدة البلورية ، إذا كانت هناك نسخ متعددة من المونومر أو الثنائى أو أيا كان يحدث في السياقات المكانية غير المكافئة داخل البلورة. لا يوجد بديل للمعرفة البيولوجية لمعرفة الوحدة الهيكلية ذات الصلة في الخلية.


طرق تحديد التراكيب الذرية

تُستخدم حاليًا عدة طرق لتحديد بنية البروتين ، بما في ذلك علم البلورات بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، والفحص المجهري الإلكتروني. كل طريقة لها محاسنها ومساويها. في كل من هذه الطرق ، يستخدم العالم العديد من المعلومات لإنشاء النموذج الذري النهائي. في المقام الأول ، يمتلك العالم نوعًا من البيانات التجريبية حول بنية الجزيء. بالنسبة لعلم البلورات بالأشعة السينية ، هذا هو نمط حيود الأشعة السينية. بالنسبة إلى التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، فهي معلومات عن التشكل المحلي والمسافة بين الذرات القريبة من بعضها البعض. في المجهر الإلكتروني ، إنها صورة للشكل العام للجزيء.

في معظم الحالات ، لا تكون هذه المعلومات التجريبية كافية لبناء نموذج ذري من الصفر. يجب إضافة معرفة إضافية حول التركيب الجزيئي. على سبيل المثال ، غالبًا ما نعرف بالفعل تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين ، ونعرف الهندسة المفضلة للذرات في بروتين نموذجي (على سبيل المثال ، أطوال الروابط وزوايا الرابطة). تسمح هذه المعلومات للعالم ببناء نموذج يتوافق مع كل من البيانات التجريبية والتركيب والهندسة المتوقعة للجزيء.

عند النظر إلى إدخالات PDB ، من الجيد دائمًا أن تكون حرجًا بعض الشيء. ضع في اعتبارك أن الهياكل الموجودة في أرشيف PDB يتم تحديدها باستخدام مزيج متوازن من الملاحظة التجريبية والنمذجة القائمة على المعرفة. غالبًا ما يكون من المفيد أن تأخذ بعض الوقت الإضافي لتؤكد بنفسك أن الدليل التجريبي لهيكل معين يدعم النموذج كما هو موضح والاستنتاجات العلمية القائمة على النموذج.

البلورات بالأشعة السينية

تم تحديد معظم الهياكل المدرجة في أرشيف PDB باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية. في هذه الطريقة ، يتم تنقية البروتين وبلورته ، ثم تعريضه لشعاع مكثف من الأشعة السينية. تحيد البروتينات الموجودة في البلورة شعاع الأشعة السينية إلى نمط مميز أو آخر من البقع ، والتي يتم تحليلها بعد ذلك (ببعض الطرق الصعبة لتحديد مرحلة موجة الأشعة السينية في كل بقعة) لتحديد توزيع الإلكترونات في البروتين. ثم يتم تفسير الخريطة الناتجة لكثافة الإلكترون لتحديد موقع كل ذرة. يحتوي أرشيف PDB على نوعين من البيانات للهياكل البلورية. تتضمن ملفات الإحداثيات مواضع ذرية للنموذج النهائي للهيكل ، وتشمل ملفات البيانات عوامل الهيكل (شدة وطور بقع الأشعة السينية في نمط الانعراج) من تحديد الهيكل. يمكنك إنشاء صورة لخريطة كثافة الإلكترون باستخدام أدوات مثل عارض Astex ، والذي يتوفر من خلال رابط في صفحة ملخص الهيكل.

يمكن أن يوفر علم البلورات بالأشعة السينية معلومات ذرية مفصلة للغاية ، تظهر كل ذرة في بروتين أو حمض نووي إلى جانب التفاصيل الذرية للروابط والمثبطات والأيونات والجزيئات الأخرى التي يتم دمجها في البلورة. ومع ذلك ، فإن عملية التبلور صعبة ويمكن أن تفرض قيودًا على أنواع البروتينات التي يمكن دراستها بهذه الطريقة. على سبيل المثال ، يعد علم البلورات بالأشعة السينية طريقة ممتازة لتحديد هياكل البروتينات الصلبة التي تشكل بلورات لطيفة ومرتبة. من ناحية أخرى ، يصعب دراسة البروتينات المرنة بهذه الطريقة لأن علم البلورات يعتمد على وجود العديد والعديد من الجزيئات في نفس الاتجاه تمامًا ، مثل النمط المتكرر في ورق الحائط. غالبًا ما تكون الأجزاء المرنة من البروتين غير مرئية في خرائط كثافة الإلكترون البلورية ، حيث سيتم تلطيخ كثافة إلكترونها على مساحة كبيرة. هذا موصوف بمزيد من التفصيل في الصفحة حول الإحداثيات المفقودة.

بلورات الجزيئات البيولوجية صعبة: بعضها يشكل بلورات كاملة جيدة الترتيب والبعض الآخر لا يشكل سوى بلورات رديئة. تعتمد دقة التركيب الذري الذي يتم تحديده على جودة هذه البلورات. في البلورات المثالية ، لدينا ثقة أكبر بكثير في أن التركيب الذري يعكس بشكل صحيح بنية البروتين. مقياسان مهمان لدقة التركيب البلوري هما الدقة ، التي تقيس مقدار التفاصيل التي يمكن رؤيتها في البيانات التجريبية ، وقيمة R ، التي تقيس مدى جودة دعم النموذج الذري بالبيانات التجريبية الموجودة في ملف عامل الهيكل.

تظهر هنا كثافة الإلكترون التجريبية من بنية الحمض النووي (إدخال PDB 196d) ، جنبًا إلى جنب مع النموذج الذري الذي تم إنشاؤه بناءً على البيانات. تحيط الكفاف بالمناطق ذات الكثافة العالية من الإلكترونات ، والتي تتوافق مع الذرات في الجزيء.

كجزء من عملية المعالجة الحيوية ، يُنشئ wwPDB تقارير التحقق من الصحة التي توفر تقييمًا لجودة الهيكل باستخدام معايير ومعايير مقبولة على نطاق واسع. تتضمن هذه التقارير صورة موجزة "تنفيذية" لمؤشرات الجودة الرئيسية لمساعدة غير الخبراء في تفسير هذه التقارير. لمزيد من المعلومات ، قم بزيارة wwpdb.org.

استكشاف التركيب والوظيفة البيولوجية باستخدام ليزر الإلكترون الحر للأشعة السينية (XFEL)

أحدثت التكنولوجيا الجديدة ، التي يطلق عليها علم البلورات المتسلسل فيمتوثانية ، ثورة في أساليب علم البلورات بالأشعة السينية. يتم استخدام ليزر الأشعة السينية للإلكترون الحر (XFEL) لإنشاء نبضات إشعاعية قصيرة للغاية (تدوم فقط فيمتوثانية) ومشرقة للغاية. يتم تمرير تيار من البلورات الصغيرة (نانومتر إلى ميكرومتر في الحجم) عبر الحزمة ، وتنتج كل نبضة للأشعة السينية نمط حيود من بلورة ، وغالبًا ما تحرقها في هذه العملية. يتم تجميع مجموعة بيانات كاملة من عشرات الآلاف من أنماط الحيود الفردية هذه. هذه الطريقة قوية للغاية لأنها تسمح للعلماء بدراسة العمليات الجزيئية التي تحدث خلال نطاقات زمنية قصيرة جدًا ، مثل امتصاص الضوء بواسطة الكروموفورات البيولوجية.

تم تحديد هياكل البروتين الأصفر الفعال ضوئيًا عن طريق علم البلورات التسلسلي فيمتوثانية بعد الإضاءة ، والتقاط أزمرة حامل اللون بعد أن يمتص الضوء. تشمل الهياكل المضمنة في هذا الفيلم: 5HD3 (الحالة الأرضية) ، و 5 HDC (100-400 فمتوثانية بعد الإضاءة) ، و 5 HDD (800-1200 فيمتوثانية) ، و 5 HD (3 بيكو ثانية) ، و 4 b9o (100 بيكو ثانية) ، و 5 HD5 (200 نانوثانية) و 1 ts0 (1 مللي ثانية). لمزيد من المعلومات ، انظر جزيء الشهر على البروتين الأصفر النشط ضوئيًا.

مطيافية الرنين المغناطيسي النووي

يمكن استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي لتحديد بنية البروتينات. يتم تنقية البروتين ، ووضعه في مجال مغناطيسي قوي ، ثم فحصه بموجات الراديو. يمكن تحليل مجموعة مميزة من الرنين المرصود لإعطاء قائمة من النوى الذرية القريبة من بعضها البعض ، ولتمييز التشكل المحلي للذرات التي ترتبط ببعضها البعض. ثم يتم استخدام قائمة القيود هذه لبناء نموذج للبروتين يوضح موقع كل ذرة. تقتصر هذه التقنية حاليًا على البروتينات الصغيرة أو المتوسطة ، نظرًا لأن البروتينات الكبيرة تواجه مشاكل مع القمم المتداخلة في أطياف الرنين المغناطيسي النووي.

تتمثل الميزة الرئيسية لمطياف الرنين المغناطيسي النووي في أنه يوفر معلومات عن البروتينات الموجودة في المحلول ، على عكس تلك الموجودة في بلورة أو المرتبطة بشبكة مجهرية ، وبالتالي ، فإن التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي هو الطريقة الأولى لدراسة الهياكل الذرية للبروتينات المرنة. سيتضمن هيكل الرنين المغناطيسي النووي النموذجي مجموعة من الهياكل البروتينية ، وكلها متوافقة مع القائمة المرصودة للقيود التجريبية. ستكون الهياكل في هذه المجموعة متشابهة جدًا مع بعضها البعض في المناطق ذات القيود القوية ، ومختلفة جدًا في الأجزاء الأقل تقييدًا من السلسلة. من المفترض أن هذه المناطق ذات القيود الأقل هي الأجزاء المرنة من الجزيء ، وبالتالي لا تعطي إشارة قوية في التجربة.

في أرشيف PDB ، ستجد عادةً نوعين من إدخالات الإحداثيات لهياكل NMR. الأول يتضمن المجموعة الكاملة من التحديد الهيكلي ، مع تعيين كل هيكل كنموذج منفصل. النوع الثاني من الإدخال هو هيكل متوسط ​​مصغر. تحاول هذه الملفات التقاط متوسط ​​خصائص الجزيء بناءً على الملاحظات المختلفة في المجموعة. يمكنك أيضًا العثور على قائمة القيود التي حددتها تجربة NMR. وتشمل هذه أشياء مثل روابط الهيدروجين وروابط ثاني كبريتيد ، والمسافات بين ذرات الهيدروجين القريبة من بعضها البعض ، والقيود على التشكل المحلي والكيمياء الفراغية للسلسلة.

بعض القيود المستخدمة في حل بنية هيموجلوبين أحادي صغير موضحة هنا ، باستخدام برنامج من BioMagResBank 1. يظهر البروتين (1vre و 1vrf) باللون الأخضر ، بينما تظهر القيود باللون الأصفر.

المجهر الإلكتروني ثلاثي الأبعاد

يستخدم المجهر الإلكتروني ، الذي يشار إليه كثيرًا باسم 3DEM ، أيضًا لتحديد الهياكل ثلاثية الأبعاد للتجمعات الجزيئية الكبيرة. يتم استخدام حزمة من الإلكترونات ونظام العدسات الإلكترونية لتصوير الجزيء الحيوي مباشرة. هناك عدة حيل مطلوبة للحصول على هيكل ثلاثي الأبعاد من صور الإسقاط ثنائية الأبعاد التي تنتجها المجاهر الإلكترونية الناقلة. تتضمن التقنية الأكثر استخدامًا اليوم تصوير عدة آلاف من الجسيمات المفردة المختلفة المحفوظة في طبقة رقيقة من الجليد غير البلوري (cryo-EM). شريطة أن تُظهر هذه الآراء الجزيء في اتجاهات مختلفة لا تعد ولا تحصى ، فإن الطريقة الحسابية المشابهة لتلك المستخدمة في التصوير المقطعي المحوري المحوسب أو عمليات التصوير المقطعي المحوسب في الطب ستنتج خريطة ثلاثية الأبعاد لكثافة الكتلة. مع وجود عدد كافٍ من الجسيمات المفردة ، يمكن بعد ذلك تفسير خرائط 3DEM من خلال تركيب نموذج ذري للجزيء الكبير في الخريطة ، تمامًا كما يفسر المصممون البلوريون الجزيئي خرائط كثافة الإلكترون الخاصة بهم. في عدد محدود من الحالات ، يمكن استخدام حيود الإلكترون من البلورات ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد أو التجميعات الحلزونية للجزيئات الحيوية لتحديد الهياكل ثلاثية الأبعاد باستخدام المجهر الإلكتروني باستخدام نهج مشابه جدًا لطريقة علم البلورات بالأشعة السينية. أخيرًا ، تكتسب تقنيات 3DEM أهمية في دراسة التجمعات البيولوجية داخل الخلايا والأنسجة المحفوظة بالتبريد باستخدام التصوير المقطعي الإلكتروني. تتضمن هذه الطريقة تسجيل الصور بزوايا إمالة مختلفة وتوسيط الصور عبر نسخ متعددة من التجميع البيولوجي في الموقع.

فيما يتعلق بالتفاصيل الجزيئية والذرية ، فإن كلا من الجسيم الفردي 3DEM وطريقة حيود الإلكترون تنتج الآن هياكل عند حدود الدقة مماثلة لعلم البلورات الجزيئي الكبير (على سبيل المثال ، تمكين تصور سلاسل الأحماض الأمينية وجزيئات المياه السطحية والروابط غير المرتبطة تساهميًا). يوفر التصوير المقطعي بالتبريد الإلكتروني معلومات هيكلية بدقة أقل قليلاً (أي مجالات البروتين والعناصر الهيكلية الثانوية). في تقويم عام 2016 ، تجاوزت ترسيبات PDB لهياكل 3DEM تلك القادمة من التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي لأول مرة.

تعكس التطورات الدراماتيكية الحديثة في قوة 3DEM تقارب عدد من التقنيات ، بما في ذلك إعداد العينات / حفظها في الجليد الزجاجي ، وتحسين البصريات الإلكترونية ، ولوحات الطور لتعزيز تباين صورة الإلكترون ، وكاشفات الإلكترون المباشرة ، وبرامج معالجة البيانات المحسنة ، وأجهزة الكمبيوتر الأسرع . يوازي هذا التقارب المفاجئ تسارع علم البلورات الجزيئي الذي حدث في التسعينيات ، عندما اجتمع التجميد البلوري ، وخطوط إشعاع السنكروترون ، ولوحة الصور وكاشفات CCD ، وبرامج معالجة البيانات المحسّنة ، وأجهزة الكمبيوتر الأسرع معًا في عاصفة مثالية سابقة للبيولوجيا الهيكلية.

في العمل الذي يركز على التجميعات الجزيئية الكبيرة جدًا ، حيث تكون الدقة المنخفضة هي القاعدة ، يتم دمج بيانات 3DEM بشكل متزايد مع معلومات من علم البلورات بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، وقياس الطيف الكتلي ، والربط المتبادل الكيميائي ، ونقل طاقة الرنين الفلوري ، وتقنيات حسابية مختلفة لفرز التفاصيل الذرية. غالبًا ما يشار إلى هذه الممارسة المتمثلة في دمج الأساليب التجريبية المتعددة بالطرق التكاملية أو الهجينة (I / HM). لقد أثبتت أنها مفيدة جدًا للتركيبات متعددة الجزيئات مثل مجمعات الريبوسومات وعوامل الحمض الريبي النووي الريبي وعوامل البروتين وهياكل الأكتوميوسين العضلية. يتوفر الآن مستودع بيانات نموذجي ، PDB-Dev ، يعمل بالتوازي مع PDB لأرشفة هياكل I / HM والبيانات.

تم إنشاء خريطة cryo-EM لبيتا جالاكتوزيداز من أكثر من 90.000 صورة للجزيء المتجمد في الجليد ، والتي تم تفصيلها بما يكفي لتوفير نموذج ذري. توجد خريطة cryoEM عند إدخال EMDataBank EMD-2984 ، والإحداثيات الذرية موجودة في إدخال PDB 5a1a.
الصورة بإذن من فيرونيكا فالكونيري وسيريام سوبرامانيام ، المعهد الوطني للسرطان.

النمذجة التكاملية

يهتم الباحثون بدراسة الأنظمة الأكبر والأكثر تعقيدًا ، ويستخدمون كل التقنيات المتاحة للقيام بذلك. لقد حقق مجتمع البيولوجيا الهيكلية نجاحًا خاصًا في السنوات الأخيرة من خلال استخدام نهج ، يسمى & ldquointegrative modeling. & rdquo تتمثل الفكرة في دمج المعلومات من مجموعة متنوعة من الأساليب ، كل منها مفيد لدراسة جانب معين من النظام ، لإنشاء صورة شاملة عن التجمع.

على سبيل المثال ، أصبح الجمع بين بيانات الربط الطيفي أو الكيميائي الذي يحدد المسافات بين المكونات في التجميع ، مع بيانات المجهر الإلكتروني منخفضة الدقة التي تعطي معلومات عن الشكل العام للمجمع ، استراتيجية فعالة في النمذجة التكاملية. بالإضافة إلى طرق البيولوجيا الهيكلية التقليدية مثل علم البلورات بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي والمجهر الإلكتروني ، فإن الطرق التجريبية مثل تشتت المحلول ذو الزاوية الصغيرة ، ونقل طاقة الرنين فورستر ، والتشابك الكيميائي ، وقياس الطيف الكتلي ، والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي للإلكترون ، وغيرها من التقنيات الفيزيائية الحيوية تم استخدامها في دراسات النمذجة التكاملية. يتمثل أحد الجوانب الرئيسية للنمذجة التكاملية في أن النماذج الهيكلية الناتجة لا تتكون دائمًا من إحداثيات ذرية ويمكن أن تحتوي على مناطق من حبيبات خشنة تمثل ذرات متعددة. هذا يرجع إلى حقيقة أن أنواعًا مختلفة من التجارب توفر معلومات على مستويات مختلفة من الدقة.

مثال على النمذجة التكاملية هو هيكل مجمع المسام النووي (NPC) من الخميرة الناشئة المحددة باستخدام بيانات من التشابك الكيميائي ، وتشتت المحلول ذو الزاوية الصغيرة وتجارب المجهر الإلكتروني. إن NPC عبارة عن مجموعة متماثلة من ثمانية أضعاف تتكون من 552 نسخة من 32 بروتينًا مختلفًا ينتمون إلى عائلة nucleoporin. يتم الحصول على الشكل العام لـ NPC من خريطة مجهرية إلكترونية منخفضة الدقة. توفر البيانات الشاملة من تجارب التشابك الكيميائي معلومات تتعلق بأوجه التقارب وتوجهات النيوكليوبورينات داخل التجميع. تتوفر ملفات تعريف تشتت الزاوية الصغيرة لبعض النيوكليوبورينات وتم الحصول على هياكل للعديد من مكونات النيوكليوبورينات ومجمعاتها الفرعية باستخدام الطرق التجريبية و / أو النمذجة الحسابية. يتم جمع جميع المعلومات المتاحة ودمجها معًا باستخدام خوارزميات حسابية لبناء النموذج التكاملي للمجمع بأكمله. تم أرشفة هذا النموذج من NPC في مستودع نموذج أولي للنماذج الهيكلية التكاملية ، يسمى PDB-Dev (رمز الانضمام: PDBDEV_00000012). تم إنشاء PDB-Dev بحيث يمكن جمع النماذج الهيكلية التي تم تحديدها باستخدام أساليب النمذجة التكاملية وأرشفتها وإتاحتها للجمهور بطريقة قياسية.


تحضير ملفات بيانات تنسيق PDB للاستخدام مع pdb_extract وأداة ترسيب wwPDB (موصى به بشدة للهياكل الكبيرة)

أفضل تنسيق لإيداع الهيكل الخاص بك هو استخدام PDBx / mmCIF ، خاصة للهياكل الكبيرة. في حين أن تنسيق ملف PDB التقليدي قد يكون من السهل نسبيًا معالجته يدويًا ، إلا أنه لا يمكنه استيعاب الهياكل الكبيرة التي تضم أكثر من 99،999 ذرة و / أو أكثر من 62 سلسلة.

يمكن للبرنامج pdb_extract ترجمة ملفات تنسيق PDB مع معرفات سلسلة بوليمر من حرف واحد أو حرفين إلى ملف PDBx / mmCIF واحد إذا كانت تفي بالمتطلبات التالية.

أ) قواعد تخصيص معرف سلسلة البوليمر

تمثل كل سلسلة بوليمر في ملف إحداثيات بوليمرًا حيويًا في العينة التجريبية. لا تزال سلسلة البروتين التي تحتوي على امتداد من الأحماض الأمينية غير المشكّلة في منتصف تسلسلها سلسلة واحدة ، ويجب أن يكون لكلا الجزأين المصممين نفس معرف السلسلة (السلسلة A ، على سبيل المثال). جزيء البروتين الذي تم قطعه فيزيائيًا إلى النصف عن طريق التحلل البروتيني ، مع ذلك ، يجب تمثيله كسلسلتين (السلسلة A والسلسلة B ، على سبيل المثال).

يجب أن يكون لكل سلسلة بوليمر معرف سلسلة فريد. الأحرف المسموح بها هي الأحرف الكبيرة من A إلى Z والأحرف الصغيرة من a إلى z والأرقام من 0 إلى 9. يسمح تنسيق PDB بمعرفات السلسلة أحادية الحرف فقط ، بينما يمكن أن يستوعب PDBx / mmCIF معرفات سلسلة تصل إلى أربعة أحرف. يمكن لـ pdb_extract ، الذي يحول PDB إلى تنسيق PDBx / mmCIF ، قراءة ملفات PDB الزائفة التي تحتوي على معرفات سلسلة من حرفين.

يمكن إيداع الروابط والأيونات وجزيئات المذيبات بأي معرف سلسلة ، ولكن سيتم إعادة تعيين معرفات السلسلة تلقائيًا أثناء المعالجة لمطابقة معرف السلسلة لأقرب سلسلة بوليمر.

ب) قواعد تنسيق معرف السلسلة المكونة من حرفين

للمساعدة في تحويل ملفات متعددة إلى ملفات بنية واحدة كبيرة ، يقبل pdb_extract كملفات PDB الإدخال التي تثني تنسيق PDB القياسي. سجل ATOM في ملف PDB منسق بشكل صحيح يحتوي على رقم ذرة متتالي ومبرر لليمين مقيد ليلائم العمود 2 ، والذي يبلغ عرضه خمسة أرقام ، ومعرف سلسلة من حرف واحد في العمود 5 (كلاهما موضح بالخط العريض أدناه ):

سيقبل pdb_extract المدخلات التي يمكن أن يكون فيها الرقم الذري ، بينما لا يزال مقيدًا بالحد المكون من 5 أرقام للعمود 2 ، تعسفيًا و / أو غير متتالي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون معرف السلسلة إما حرفًا واحدًا على النحو الوارد أعلاه أو حرفين ، كما هو موضح أدناه:

سيقوم pdb_extract بتعيين أرقام ذرية جديدة وفصل تسميات المخلفات ومعرفات السلسلة عن بعضها البعض حيث تعمل معًا (كما في المثال أعلاه). يسمح هذا لـ pdb_extract بقبول المدخلات مع عدد غير محدود من الذرات وعدد سلاسل يصل إلى 3844 (62 * 62) ، على التوالي.

بينما يمكن أن يستوعب تنسيق PDBx / mmCIF معرّفات متسلسلة يصل طولها إلى أربعة أحرف ، فمن المستحسن ، نظرًا للقيود الحالية لـ pdb_extract وبعض أدوات التصور ، قصر معرفات السلسلة على حرف واحد أو حرفين.

ج) متطلبات الشكل الأخرى

التزم بجميع قيود العمود. يحتوي تنسيق PDB على قواعد عرض وعمود صارمة للغاية (انظر المثال أدناه وانظر هنا للحصول على معلومات مفصلة). لن تقرأ واجهة ترسيب wwPDB ولا pdb_extract بشكل صحيح ملف تنسيق PDB الذي لا يلتزم بقيود أعمدة التنسيق. يوجد استثناء واحد لهذه القاعدة ، تم تفصيله في القسم أعلاه من هذه الوثيقة "قواعد معرفات السلسلة المكونة من حرفين".

أدخل بطاقات TER فقط في نهايات سلاسل البوليمر. في ملف PDB ، يشير السطر الذي يبدأ بـ "TER" أو يحتوي عليه فقط إلى إنهاء سلسلة البوليمر. مطلوب بطاقة TER في نهاية سلسلة البوليمر. لا ينبغي وضع بطاقة TER في منتصف سلسلة بوليمر (بغض النظر عن حجم الفجوة في التسلسل) ، ولا ينبغي أن تسبق بطاقة TER أي من سجلات HETATM (الروابط والأيونات وذرات المذيبات) التي تشترك في نفس معرف السلسلة. للحصول على مثال لوضع بطاقة TER الصحيح بين سلاسل البوليمر A و B:

تعتمد البرامج (بما في ذلك واجهة ترسيب wwPDB) التي تقرأ ملفات PDB على الوضع المناسب لبطاقات TER لتحليل الإحداثيات بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي الوضع غير المناسب لبطاقات TER إلى العديد من المشكلات ، بما في ذلك (على سبيل المثال لا الحصر) تضمين الروابط في تسلسل البروتين أو إغفال سلاسل البوليمر بأكملها أثناء التحليل.

لا تستخدم سجلات MODEL (أو ENDMDL). تم تصميم سجلات MODEL وسجلات ENDMDL المصاحبة لها لتمثيل مجموعات الرنين المغناطيسي النووي (مجموعات متراكبة لنماذج متطابقة هيكليًا ولكن متنوعة توافقيا) ولا ينبغي استخدامها في تمثيل نماذج المجهر الإلكتروني (ما لم يكن المقصود مجموعة مطابقة على غرار الرنين المغناطيسي النووي). يجب أن تحتوي سلاسل البوليمر المختلفة على معرفات سلاسل فريدة وأن يتم إنهاؤها باستخدام بطاقات TER ، دون وضعها بين سجلات MODEL و ENDMDL.


تحويل الإحداثيات الموجودة في PDB - علم الأحياء

لقطة بيانات تجريبية

  • الطريقة: & nbspحيود الأشعة السينية
  • القرار: نبسب1.60 Å
  • R-Value Free: & nbsp0.201 نبسب
  • R- قيمة العمل: & nbsp0.179 نبسب
  • R- القيمة المرصودة: & nbsp0.180 نبسب

التحقق من صحة wwPDBونبسب ونبسبتقرير ثلاثي الأبعاد وتقرير كامل

الأساس الهيكلي لتثبيط الأنزيم البروتيني الرئيسي لـ SARS-CoV-2 بواسطة دواء كارموفور المضاد للأورام.

(2020) Nat Struct Mol Biol & nbsp27: 529-532

  • PubMed: & nbsp32382072 & nbsp ابحث في PubMed
  • DOI: & nbsp10.1038 / s41594-020-0440-6
  • الاقتباس الأساسي من الهياكل ذات الصلة: & nbsp
    7BUY
  • ملخص PubMed: & nbsp

تبين أن عقار كارموفور المضاد للورم يثبط البروتياز الرئيسي SARS-CoV-2 (M pro). هنا ، يكشف التركيب البلوري للأشعة السينية لـ M pro في مجمع مع carmofur أن مجموعة carmofur التفاعلية من الكربونيل مرتبطة تساهميًا بـ Cys145 الحفاز ، بينما يحتل ذيل الأحماض الدهنية الموقع الفرعي S2 الكارهة للماء.

تبين أن عقار كارموفور المضاد للورم يثبط البروتياز الرئيسي SARS-CoV-2 (M pro). هنا ، يكشف التركيب البلوري للأشعة السينية لـ M pro في مجمع مع carmofur أن مجموعة carmofur التفاعلية من الكربونيل مرتبطة تساهميًا بـ Cys145 الحفاز ، بينما يحتل ذيل الأحماض الدهنية الموقع الفرعي S2 الكارهة للماء. يمنع Carmofur تكاثر الفيروس في الخلايا (EC 50 = 24.30 ميكرومتر) وهو مركب رئيسي واعد لتطوير علاج جديد مضاد للفيروسات لـ COVID-19.

الانتماء التنظيمي: نبسب

مختبر الدولة الرئيسي للبيولوجيا الكيميائية الطبية ، مركز فرونتيرز للعلوم للاستجابة للخلايا ، كلية علوم الحياة ، كلية الصيدلة ، جامعة نانكاي ، تيانجين ، الصين.


تنظيم البيانات

الجزيئات البيولوجية لها تسلسل هرمي بنيوي طبيعي ، من الذرات إلى المخلفات والسلاسل والتجمعات. التعريفات التالية ذات صلة بالطريقة التي يتم بها تنظيم الإحداثيات الذرية والبيانات التجريبية والبيانات الوصفية لكل بنية PDB:

  • polymer_entity - بروتين (عديد ببتيدات) ، DNA (polydeoxyribonucleotide) ، و RNA (polyribonucleotide) تم تحديده بواسطة الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات المرتبطة تساهميًا بالترتيب المحدد بواسطة تسلسل البوليمر.
  • المتفرعة - الكربوهيدرات الخطية أو المتفرعة (السكريات والسكريات الصغيرة) التي تتكون من وحدات السكريد المرتبطة تساهميًا عبر واحد أو أكثر من الروابط الجليكوسيدية.
  • nonpolymer_entity - مواد كيميائية صغيرة (عوامل مساعدة إنزيمية ، بروابط ، أيونات ، إلخ).

كل يوم سبت بحلول الساعة 3:00 بالتوقيت العالمي ، لكل إدخال جديد ، يوفر موقع wwPDB: تسلسل (تسلسلات) (حمض أميني أو نيوكليوتيد) لكل بوليمر مميز (new_release_structure_sequence.tsv) ، وعند الاقتضاء ، سلسلة (سلاسل) InChI لكل منها يجند مميز (new_release_structure_nonpolymer.tsv) وقيمة (قيم) الأس الهيدروجيني للبلورة (new_release_crystallization_pH.tsv).

كل أربعاء من الساعة 00:00 بالتوقيت العالمي المنسق ، سيتم تحديث جميع إدخالات البيانات الجديدة والمعدلة في كل موقع من مواقع wwPDB FTP. أرشيف PDB FTP كبير جدًا ، ويتطلب أكثر من 1 تيرابايت من التخزين ، ويستمر في النمو مع كل تحديث أسبوعي.

قائمة البيانات المشتقة

تتوفر ملخصات مختلفة للبيانات الحالية في أرشيف PDB من خلال دليل / pub / pdb / derated_data لموقع FTP. روابط وأوصاف هذه الملفات متوفرة أدناه.

المؤلف. idx قائمة بجميع رموز معرف PDB ومؤلفي الإدخال.
cmpd_res.idx قائمة بجميع رموز معرف PDB والدقة والأسماء المركبة.
مجمع. idx قائمة بجميع رموز معرف PDB والأسماء المركبة.
الكريستال قائمة بجميع رموز معرف PDB ومعلمات خلية الوحدة البلورية من سجل CRYST1.
إدخالات. idx قائمة بجميع رموز معرف PDB وتاريخ انضمام الرأس والمركب والمصدر وقائمة المؤلف والقرار ونوع التجربة (إن لم يكن بالأشعة السينية).
on_hold.list قائمة بجميع الإدخالات قيد الانتظار
pdb_entry_type.txt قائمة بجميع مدخلات PDB ، وتحديد كل منها كمركب بروتين ، أو حمض نووي ، أو معقد بروتيني حمض نووي وما إذا كان الهيكل قد تم تحديده عن طريق الحيود أو الرنين المغناطيسي النووي.
pdb_seqres.txt.gz سرد جميع تسلسلات PDB بتنسيق FASTA.
انتظار_القائمة قائمة بجميع الإدخالات التي سيتم إصدارها عند النشر.
حل قائمة بجميع رموز معرف PDB وقيم دقة البيانات. قيمة الدقة هي -1.00 للإدخالات التي يحددها NMR.
المصدر قائمة بجميع رموز معرف PDB وأسماء المصادر كما هو موجود في السجلات المركبة.

يتم توفير عدد من مواقع وخيارات التنزيل لجعل الوصول فعالاً قدر الإمكان.

RCSB PDB:

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل الملفات بتنسيق PDBML (xml):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB:

تنزيل ملفات رأس البيانات الوصفية لخريطة EMDB (xml):

تنزيل أدلة / ملفات لإدخال EMDB EMD-5001:

قم بتنزيل ملفات تقرير التحقق:

سيتصل بخادم ftp مجهول يحتوي على مستودع wwPDB الذي تمت معالجته.

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDBML:

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB:

تنزيل ملفات بيانات EMDB:

قم بتنزيل ملفات تقرير التحقق:

بحاجة إلى مزيد من المساعدة مع موقع الولايات المتحدة: يرجى الاتصال [email protected] إذا كان لديك أي مشاكل في الاتصال بـ ftp.rcsb.org.

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل الملفات بتنسيق PDBML (xml):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB:

تنزيل ملفات رأس البيانات الوصفية لخريطة EMDB (xml):

تنزيل أدلة / ملفات لإدخال EMDB EMD-1003:

قم بتنزيل ملفات تقرير التحقق:

سيتصل بخادم ftp مجهول يحتوي على مستودع wwPDB الذي تمت معالجته.

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDBML:

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB:

تنزيل شجرة PDB ftp الكاملة:

تنزيل ملفات بيانات EMDB:

قم بتنزيل ملفات تقرير التحقق:

بحاجة إلى مزيد من المساعدة بشأن موقع PDBe: يرجى الاتصال بـ PDBe (http://www.ebi.ac.uk/pdbe/about/contact أو البريد الإلكتروني [email protected]) إذا كان لديك أي مشاكل في الاتصال بـ ftp.ebi.ac.uk.

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل الملفات بتنسيق PDBML (xml):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB:

تنزيل ملفات رأس البيانات الوصفية لخريطة EMDB (xml):

تنزيل أدلة / ملفات لإدخال EMDB EMD-5001:

قم بتنزيل ملفات تقرير التحقق:

سيتصل بخادم ftp مجهول في PDBj يحتوي على مستودع wwPDB الذي تمت معالجته.

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDB Exchange Format (mmCIF):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDBML (الكل):

قم بتنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDBML (لا توجد معلومات عن موقع atom):

تنزيل ملفات الإحداثيات بتنسيق PDBML (معلومات موقع atom فقط):


تم العثور على تحويل الإحداثيات في PDB - علم الأحياء

2 استخدم تصفح. للعثور على الملف 1fqy.pdb في ملفات vmd-tutorial-in دليل البرنامج التعليمي. عند تحديد الملف ، ستعود إلى نافذة Molecule File Browser. اضغط على زر التحميل لتحميل الجزيء. يجب الآن تحميل ملف إحداثيات aquaporin AQP1 البشري ويمكن رؤيته في نافذة OpenGL.

3 يجب أن تظل نافذة Molecule File Browser مفتوحة إذا لم يتم فتحها من خلال File New Molecule. تكرارا. تأكد من اختيار New Molecule في تحميل الملفات من أجل: القائمة المنسدلة في الأعلى. استخدم تصفح. للعثور على الملف 1rc2.pdb في دليل ملفات vmd-tutorial-files واضغط على Load. أغلق نافذة Molecule File Browser.

لقد قمت للتو بتحميل جزيء ثانٍ أي عدد من الجزيئات يمكن تحميلها وعرضها في VMD في وقت واحد عن طريق تكرار الخطوة السابقة. يمكن لـ VMD تحميل العديد من الجزيئات بالقدر الذي تسمح به ذاكرة جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

ألق نظرة على نافذة VMD الرئيسية الخاصة بك ، والتي يجب أن تبدو مثل الشكل 28. في قائمة VMD الرئيسية ، يمكنك العثور على مستعرض قائمة الجزيئات (محاط بدائرة في الشكل 28) ، والذي يوضح الحالة العامة للجزيئات المحملة. يعرض مستعرض قائمة الجزيئات معلومات حول كل جزيء ، بما في ذلك معرّف الجزيء (ID) ، وعلامات حالة الجزيء الأربعة (T و A و D و F ، والتي تمثل أعلى ، ونشط ، ومرسوم ، وثابت) ، واسم الجزيء ( Molecule) ، عدد الذرات في الجزيء (Atoms) ، عدد الإطارات المحملة في الجزيء (Frames) ، والبيانات الحجمية المحملة (Vol).

تغيير أسماء الجزيئات

6 افتح نافذة التمثيلات الرسومية عبر تمثيلات الرسومات. من قائمة VMD الرئيسية. تأكد من تحديد 0: أكوابورين بشري في القائمة المنسدلة للجزيء المختار في الأعلى. حدد New Cartoon لطريقة الرسم ، و ColorID 1 الأحمر لطريقة التلوين.

7 في نافذة التمثيلات الرسومية ، حدد 1: E. coli aquaporin في القائمة المنسدلة للجزيء المختار في الأعلى. حدد New Cartoon لطريقة الرسم ، و ColorID 4 أصفر لطريقة التلوين. أغلق نافذة التمثيلات الرسومية.

الآن يجب أن تعرض نافذة OpenGL Display أكوابورين بشريًا ملونًا باللون الأحمر و E. coli aquaporin باللون الأصفر (الشكل 30).

8 في مستعرض قائمة الجزيئات ، انقر نقرًا مزدوجًا فوق العلم F على يسار أكوابورين البشري لإصلاح جزيء أكوابورين البشري. ارجع إلى نافذة OpenGL Display وقم بتبديل الماوس. يمكنك أن ترى أن الإيكوبورين الأصفر هو الذي يتحرك فقط. انقر نقرًا مزدوجًا فوق العلم F الخاص بالأكوابورين البشري مرة أخرى لتحريره.

هناك شيء واحد يجب ملاحظته بشأن علم F هو أنه على الرغم من أنه قد يبدو أن جزيءًا ما قد تم نقله بالنسبة إلى آخر عندما يكون أحد الجزيئات ثابتًا ، فإن الاختلاف يكون واضحًا فقط. لا تتغير الإحداثيات الداخلية للجزيئات من خلال حركات الدوران والترجمة والقياس. لتغيير إحداثيات الذرات في الجزيء ، تحتاج إلى استخدام واجهة أوامر النص (تمت مناقشتها في القسم 3.2.3) ، وباستخدام أوضاع التقاط حركة الذرة (عن طريق اختيار Mouse Move في قائمة VMD الرئيسية).

تتضمن الميزات الأخرى في مستعرض قائمة الجزيئات معرّف الجزيء (ID) و Top (T) و Active (A) و Drawn (D). معرف الجزيء هو رقم (يبدأ من 0) يتم تعيينه لكل جزيء عند تحميله في VMD ، وهي الطريقة التي يتعرف بها VMD على كل جزيء داخليًا. يمكنك أيضًا الرجوع إلى الجزيئات بواسطة معرفات الجزيء الخاصة بها في واجهة أوامر النص. يشير العلم العلوي (T) إلى الجزيء الافتراضي في عمليات VMD ، على سبيل المثال عند إعادة تعيين عرض VMD OpenGL وعند تشغيل مسارات الجزيئات. يمكن أن يكون هناك جزيء علوي واحد فقط في كل مرة. تشير العلامة النشطة (A) إلى ما إذا كان مسار الجزيء المحدد قد تم تحديثه عند استخدام أدوات الرسوم المتحركة الموضحة في القسم 2. وأخيرًا ، تشير العلامة المرسومة (D) إلى ما إذا كان الجزيء المحدد معروضًا في نافذة OpenGL. دعنا نجرب الأعلام العلوية ورسمها.

9 تأكد من عدم وجود جزيء ثابت. افتراضيًا ، يكون الجزيء الأخير الذي تم تحميله في VMD هو الجزيء العلوي ، لذا يمكنك التحقق من وجود T معروض لـ E. coli aquaporin في قائمة VMD الرئيسية. أعد ضبط العرض بالضغط على "" في نافذة OpenGL Display. لاحظ أن الأصفر E. coli aquaporin موضوع الآن في وسط نافذة OpenGL Display.

10 قم بتبديل الجزيء العلوي بالنقر نقرًا مزدوجًا على علامة T الفارغة لجزيء أكوابورين البشري في قائمة VMD الرئيسية. يجب أن يظهر A T لـ aquaporin البشري ، بينما يختفي T لـ E. coli. انتقل إلى نافذة OpenGL Display وأعد ضبط العرض مرة أخرى. يمكنك أن ترى أنه هذه المرة يتم وضع أكوابورين الإنسان الأحمر في وسط نافذة عرض OpenGL.

11 في قائمة VMD الرئيسية ، حاول إخفاء جزيء بالنقر المزدوج على علامة D الخاصة به. يمكنك عرض الجزيء مرة أخرى بالنقر المزدوج فوق علامة D الخاصة به مرة أخرى.

1 افتح نافذة VMD TkConsole عن طريق اختيار Extension TkConsole من قائمة VMD الرئيسية ، وأدخل الأوامر التالية (اضغط على Enter بعد كل سطر):

ضبط sel0 [atomselect 0 all]
ضع sel1 [atomselect 1 all]
تعيين M [قياس مناسب $ sel0 $ sel1]
$ sel0 حرك $ M

بمجرد إدخال آخر سطر أوامر ، يمكنك أن ترى أن الأكوابورينات تتداخل الآن (الشكل 31). تتفق المناطق الحلزونية للأكوابورينات بشكل جيد للغاية ، مع وجود انحرافات أكبر في مناطق الحلقة. لاحظ أن أمر قياس الملاءمة لا يمكن أن يعمل إلا إذا كان لجزيئين نفس عدد الذرات. في هذه الحالة ، من قبيل المصادفة البحتة أن تحتوي ملفات الأكوابورين البشرية و E. coli aquaporin PDB على نفس العدد من الذرات. ومن ثم فإن أمر قياس الملاءمة هو الأكثر فائدة في محاذاة نفس البروتين في تركيبات مختلفة أو إطارات مختلفة لمسار محاكاة الديناميات الجزيئية. بشكل عام ، لمقارنة تراكيب البروتينات المختلفة ، يحتاج المرء إلى استخدام طريقة مختلفة. الأداة الجيدة هي المكون الإضافي MultiSeq VMD ، والذي سنناقشه في القسم التالي.


حول RCSB PDB: تمكين الاختراقات في البحث العلمي والطب الحيوي والتعليم

تم إنشاء بنك بيانات البروتين (PDB) باعتباره المصدر الأول للبيانات الرقمية ذات الوصول المفتوح في جميع البيولوجيا والطب (الجدول الزمني التاريخي). وهي اليوم مصدر عالمي رائد للبيانات التجريبية المركزية للاكتشاف العلمي.

من خلال بوابة معلومات الإنترنت وأرشيف البيانات القابل للتنزيل ، يوفر PDB الوصول إلى بيانات بنية ثلاثية الأبعاد للجزيئات البيولوجية الكبيرة (البروتينات ، DNA ، و RNA). هذه هي جزيئات الحياة ، الموجودة في جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب.

Knowing the 3D structure of a biological macromolecule is essential for understanding its role in human and animal health and disease, its function in plants and food and energy production, and its importance to other topics related to global prosperity and sustainability.

RCSB PDB (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics PDB) operates the US data center for the global PDB archive, and makes PDB data available at no charge to all data consumers without limitations on usage (Policies).

Recognized experts in fields, including but not limited to, structural biology, cell and molecular biology, computational biology, information technology, and education serve as advisors to the RCSB PDB.


Transformation of coordinates found in PDB - Biology

Experimental Data Snapshot

  • Method: X-RAY DIFFRACTION
  • Resolution: 1.90 Å
  • R-Value Free: 0.247 
  • R-Value Work: 0.196 
  • R-Value Observed: 0.196 

wwPDB Validationونبسب ونبسب3D Report Full Report

Crystal Structure of S-ovalbumin as a Non-loop-inserted Thermostabilized Serpin Form

(2003) J Biol Chem 278: 35524-35530

  • PubMed: 12840013  Search on PubMed
  • DOI: 10.1074/jbc.M305926200
  • Primary Citation of Related Structures:  
    1UHG
  • PubMed Abstract: 

Ovalbumin, a non-inhibitory member of serine proteinase inhibitors (serpin), is transformed into a heat-stabilized form, S-ovalbumin, under elevated pH conditions. The structural mechanism for the S-ovalbumin formation has long been a puzzling question in food science and serpin structural biology .

Ovalbumin, a non-inhibitory member of serine proteinase inhibitors (serpin), is transformed into a heat-stabilized form, S-ovalbumin, under elevated pH conditions. The structural mechanism for the S-ovalbumin formation has long been a puzzling question in food science and serpin structural biology. On the basis of the commonly observed serpin thermostabilization by insertion of the reactive center loop into the proximal beta-sheet, the most widely accepted hypothetical model has included partial loop insertion. Here we demonstrate, for the first time, the crystal structure of S-ovalbumin at 1.9-A resolution. This structure unequivocally excludes the partial loop insertion mechanism the overall structure, including the reactive center loop structure, is almost the same as that of native ovalbumin, except for the significant motion of the preceding loop of strand 1A away from strand 2A. The most striking finding is that Ser-164, Ser-236, and Ser-320 take the d-amino acid residue configuration. These chemical inversions can be directly related to the irreversible and stepwise nature of the transformation from native ovalbumin to S-ovalbumin. As conformational changes of the side chains, significant alternations are found in the values of the chi 1 of Phe-99 and the chi 3 of Met-241. The former conformational change leads to the decreased solvent accessibility of the hydrophobic core around Phe-99, which includes Phe-180 and Phe-378, the highly conserved residues in serpin. This may give a thermodynamic advantage to the structural stability of S-ovalbumin.

Organizational Affiliation

Division of Applied Life Sciences, The Graduate School of Agriculture, Kyoto University, Uji, Kyoto 611-0011, Japan.


محتويات

The discovery of PI3Ks by Lewis Cantley and colleagues began with their identification of a previously unknown phosphoinositide kinase associated with the polyoma middle T protein. [5] They observed unique substrate specificity and chromatographic properties of the products of the lipid kinase, leading to the discovery that this phosphoinositide kinase had the unprecedented ability to phosphorylate phosphoinositides on the 3' position of the inositol ring. [6] Subsequently, Cantley and colleagues demonstrated that in vivo the enzyme prefers PtdIns(4,5)P2 as a substrate, producing the novel phosphoinositide PtdIns(3,4,5)P3 [7] previously identified in neutrophils. [8]

The PI3K family is divided into four different classes: Class I, Class II, Class III, and Class IV. The classifications are based on primary structure, regulation, and في المختبر lipid substrate specificity. [9]

Class I Edit

Class I PI3Ks are heterodimeric molecules composed of a regulatory and a catalytic subunit they are further divided between IA and IB subsets on sequence similarity. Class IA PI3Ks are composed of a heterodimer between a p110 catalytic subunit and a p85 regulatory subunit. [14] There are five variants of the p85 regulatory subunit, designated p85α, p55α, p50α, p85β, and p55γ. There are also three variants of the p110 catalytic subunit designated p110α, β, or δ catalytic subunit. The first three regulatory subunits are all splice variants of the same gene (Pik3r1), the other two being expressed by other genes (Pik3r2 and Pik3r3, p85β, and p55γ, respectively). The most highly expressed regulatory subunit is p85α all three catalytic subunits are expressed by separate genes (Pik3ca, Pik3cb، و Pik3cd for p110α, p110β, and p110δ, respectively). The first two p110 isoforms (α and β) are expressed in all cells, but p110δ is expressed primarily in leukocytes, and it has been suggested that it evolved in parallel with the adaptive immune system. The regulatory p101 and catalytic p110γ subunits comprise the class IB PI3Ks and are encoded by a single gene each (Pik3cg for p110γ and Pik3r5 for p101).

The p85 subunits contain SH2 and SH3 domains (Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM): 171833). The SH2 domains bind preferentially to phosphorylated tyrosine residues in the amino acid sequence context Y-X-X-M. [15] [16]

Classes II and III Edit

Class II and III PI3Ks are differentiated from the Class I by their structure and function. The distinct feature of Class II PI3Ks is the C-terminal C2 domain. This domain lacks critical Asp residues to coordinate binding of Ca 2+ , which suggests class II PI3Ks bind lipids in a Ca 2+ -independent manner.

Class II comprises three catalytic isoforms (C2α, C2β, and C2γ), but, unlike Classes I and III, no regulatory proteins. Class II catalyse the production of PI(3)P from PI and PI(3,4)P2 from PI(4)P however, little is known about their role in immune cells. PI(3,4)P2 has, however, been shown to play a role in the invagination phase of clathrin-mediated endocytosis. [17] C2α and C2β are expressed through the body, but expression of C2γ is limited to hepatocytes.

Class III PI3Ks produce only PI(3)P from PI [9] but are more similar to Class I in structure, as they exist as heterodimers of a catalytic (Vps34) and a regulatory (Vps15/p150) subunits. Class III seems to be primarily involved in the trafficking of proteins and vesicles. There is, however, evidence to show that they are able to contribute to the effectiveness of several process important to immune cells, not least phagocytosis.

Class IV Edit

A group of more distantly related enzymes is sometimes referred to as class IV PI3Ks. It is composed of ataxia telangiectasia mutated (ATM), ataxia telangiectasia and Rad3 related (ATR), DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) and mammalian target of rapamycin (mTOR). They are protein serine/threonine kinases.

مجموعة الجين بروتين aliases EC number
class 1 catalytic PIK3CA PI3K, catalytic, alpha polypeptide p110-α 2.7.1.153
PIK3CB PI3K, catalytic, beta polypeptide p110-β
PIK3CG PI3K, catalytic, gamma polypeptide p110-γ
PIK3CD PI3K, catalytic, delta polypeptide p110-δ
class 1 regulatory PIK3R1 PI3K, regulatory subunit 1 (alpha) p85-α غير متاح
PIK3R2 PI3K, regulatory subunit 2 (beta) p85-β
PIK3R3 PI3K, regulatory subunit 3 (gamma) p55-γ
PIK3R4 PI3K, regulatory subunit 4 p150
PIK3R5 PI3K, regulatory subunit 5 p101
PIK3R6 PI3K, regulatory subunit 6 p87
صف 2 PIK3C2A PI3K, class 2, alpha polypeptide PI3K-C2α 2.7.1.154
PIK3C2B PI3K, class 2, beta polypeptide PI3K-C2β
PIK3C2G PI3K, class 2, gamma polypeptide PI3K-C2γ
class 3 PIK3C3 PI3K, class 3 Vps34 2.7.1.137

The various 3-phosphorylated phosphoinositides that are produced by PI3Ks (PtdIns3P, PtdIns(3,4)P2, PtdIns(3,5)P2, and PtdIns(3,4,5)P3) function in a mechanism by which an assorted group of signalling proteins, containing PX domains, pleckstrin homology domains (PH domains), FYVE domains or other phosphoinositide-binding domains, are recruited to various cellular membranes.

PI3Ks have been linked to an extraordinarily diverse group of cellular functions, including cell growth, proliferation, differentiation, motility, survival and intracellular trafficking. Many of these functions relate to the ability of class I PI3Ks to activate protein kinase B (PKB, aka Akt) as in the PI3K/AKT/mTOR pathway. The p110δ and p110γ isoforms regulate different aspects of immune responses. PI3Ks are also a key component of the insulin signaling pathway. Hence there is great interest in the role of PI3K signaling in diabetes mellitus.

آلية التحرير

The pleckstrin homology domain of AKT binds directly to PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,4)P2, which are produced by activated PI3Ks. [18] Since PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,4)P2 are restricted to the plasma membrane, this results in translocation of AKT to the plasma membrane. Likewise, the phosphoinositide-dependent kinase-1 (PDK1 or, rarely referred to as PDPK1) also contains a pleckstrin homology domain that binds directly to PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,4)P2, causing it to also translocate to the plasma membrane upon PI3K activation. The interaction of activated PDK1 and AKT allows AKT to become phosphorylated by PDK1 on threonine 308, leading to partial activation of AKT. Full activation of AKT occurs upon phosphorylation of serine 473 by the TORC2 complex of the mTOR protein kinase.

The PI3K/AKT pathway has been shown to be required for an extremely diverse array of cellular activities - most notably cellular proliferation and survival. For example, it was shown to be involved in the protection of astrocytes from ceramide-induced apoptosis. [19]

Many other proteins have been identified that are regulated by PtdIns(3,4,5)P3, including Bruton's tyrosine kinase (BTK), General Receptor for Phosphoinositides-1 (GRP1), and the O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) transferase.

PtdIns(3,4,5)P3 also activates guanine‐nucleotide exchange factors (GEFs) that activate the GTPase Rac1, [20] leading to actin polymerization and cytoskeletal rearrangement. [21]

تحرير السرطانات

The class IA PI3K p110α is mutated in many cancers. Many of these mutations cause the kinase to be more active. It is the single most mutated kinase in glioblastoma, the most malignant primary brain tumor. [22] The PtdIns(3,4,5)ص3 phosphatase PTEN that antagonises PI3K signaling is absent from many tumours. In addition, the epidermal growth factor receptor EGFR that functions upstream of PI3K is mutationally activated or overexpressed in cancer. [22] [23] Hence, PI3K activity contributes significantly to cellular transformation and the development of cancer.

Learning and memory Edit

PI3Ks have also been implicated in long-term potentiation (LTP). Whether they are required for the expression or the induction of LTP is still debated. In mouse hippocampal CA1 neurons, certain PI3Ks are complexed with AMPA receptors and compartmentalized at the postsynaptic density of glutamatergic synapses. [24] PI3Ks are phosphorylated upon NMDA receptor-dependent CaMKII activity, [25] and it then facilitates the insertion of AMPA-R GluR1 subunits into the plasma membrane. This suggests that PI3Ks are required for the expression of LTP. Furthermore, PI3K inhibitors abolished the expression of LTP in rat hippocampal CA1, but do not affect its induction. [26] Notably, the dependence of late-phase LTP expression on PI3Ks seems to decrease over time. [27]

However, another study found that PI3K inhibitors suppressed the induction, but not the expression, of LTP in mouse hippocampal CA1. [28] The PI3K pathway also recruits many other proteins downstream, including mTOR, [29] GSK3β, [30] and PSD-95. [29] The PI3K-mTOR pathway leads to the phosphorylation of p70S6K, a kinase that facilitates translational activity, [31] [32] further suggesting that PI3Ks are required for the protein-synthesis phase of LTP induction instead.

PI3Ks interact with the insulin receptor substrate (IRS) to regulate glucose uptake through a series of phosphorylation events.

Many PI3Ks appear to have a serine/threonine kinase activity في المختبر however, it is unclear whether this has any role في الجسم الحي. [ بحاجة لمصدر ]

All PI3Ks are inhibited by the drugs wortmannin and LY294002, although certain members of the class II PI3K family show decreased sensitivity. Wortmannin shows better efficiency than LY294002 on the hotspot mutation positions (GLU542, GLU545, and HIS1047) [33] [34]

PI3K inhibitors as therapeutics Edit

As wortmannin and LY294002 are broad-range inhibitors of PI3Ks and a number of unrelated proteins at higher concentrations, they are too toxic to be used as therapeutics. [ بحاجة لمصدر ] A number of pharmaceutical companies have thus developed PI3K isoform-specific inhibitors. As of January 2019, three PI3K inhibitors are approved by the FDA for routine clinical use in humans: the PIK3CD inhibitor idelalisib (July 2014, NDA 206545), the dual PIK3CA and PIK3CD inhibitor copanlisib (September 2017, NDA 209936), and the dual PIK3CD and PIK3CG inhibitor duvelisib (September 2018, NDA 211155). Co-targeted inhibition of the pathway with other pathways such as MAPK or PIM has been highlighted as a promising anti-cancer therapeutic strategy, which could offer benefit over the monotherapeutic approach by circumventing compensatory signalling, slowing the development of resistance and potentially allowing reduction of dosing. [35] [36] [37] [38] [39] [40]


شاهد الفيديو: تحويل الإحداثيات Convert coordinates (أغسطس 2022).