MAKROMOLEKULÁK MOLEKULÁRIS GRAFIKÁJA BIOLÓGUSOKNAK

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "MAKROMOLEKULÁK MOLEKULÁRIS GRAFIKÁJA BIOLÓGUSOKNAK"

Emília Soós
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 MAKROMOLEKULÁK MOLEKULÁRIS GRAFIKÁJA BIOLÓGUSOKNAK Molekuláris grafika GFP 1

2 TEMATIKA Makromolekula térszerkezetek meghatározása Röntgendiffrakció, NMR, egyéb módszerek Térszerkezet adatbázisok (PDB) RasMol és RasTop megjelenítő programok PyMOL, Jmol (Java alapú applet ) és a Protein Explorer program UCSF Chimera ( Proteopedia wiki (Jmol alapú; life in 3D ) Egyéb megjelenítő és/vagy modellező programok (>75) KineMage, DeepView/SwissPdbViewer, Yasara, BallView WebLab ViewerLite, Cn3D, VMD, Dino, PyMOL Midas, MolScript (Unix-alapúak) PovRay, 3DRaster ( rendering ) O, Swiss-Model HyperChem, InsightII, Grasp, Sybyl, AutoDock (modellezők) It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material. 2

3 CSHL 3

4 University of California, Davis A molekuláris grafika története : fizikai modellek (makettek) : molekulaszobrászok : Evans-Sutherland computerek ( $) 1992: Kinemage, (Kinetic images) D. és J. Richardson 1993: RasMol, (Raster Molecules) Roger A. Sayle 1996: Chime, (CHemical mime) MDL Information system 2000: PyMOL (Python alapú) W. L. DeLano 2000: UCSF Chimera (Pettersen et al J Comput Chem 2004) 2002: Jmol applet (Java alapú) 4

5 Kendrew és a Mb kolbász mioglobin Byron s Bender (dróthajlítgató) kollagenáz GFP 5

6 Zn-ujj RasMol Kinemage 6

7 Molekuláris grafika a neten Protein Data Bank UCSF Chimera (a UCSF RBVI Resources for Biocomputing, Visualization and Informatics ( szoftvere PyMOL RasMol és RasTop Jmol (Chime utód Java-alapú applet ) Protein Explorer Proteopedia World Index of Macromolecular Visualization Resources ( nyugdíjazva ) Molekuláris grafika a neten PyMOL Wiki BallView BioEditor Chimera Cn3D MolPOV Dino Programok összehasonlítása 7

8 BALLView Glukokortikoid receptor DNA+ cink-ujj BALLView Proteaszóma 8

9 DNS+netropszin Chimera Pektin-liáz Chimera 9

10 Dino OmpK (porin) kristály PyMOL 10

11 Nagyfelbontású szerkezeti módszerek Röntgen-diffrakció Kristály Rost Time-resolved Neutron-diffrakció Krio-EM Elektron krisztallográfia, egy-partikulum analízis, bakteriorodopszin (1975, 1990), membránfehérjék NMR Kombinált módszerek AFM Homológia és ab initio modellezés 11

000 kristályszerk., 4500 NMR szerk. (2007) 87.000 kristályszerk., 10300 NMR szerk.

12 A kezdetek R. Franklin, 1953 J. Kendrew, 1957 W. Astbury, 1938 Hol tartunk? (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics) kristályszerk., 4500 NMR szerk. (2007) kristályszerk., NMR szerk., 735 EM (2014) (in silico modellek NEM) hemolizin hemocianin hemeritrin 12

13 Rtg : kristályosítás Függő csepp kristályosítás Hampton screen robotok Kristály fagyasztás (<120 K) Sugárzási károsodás csökkent Rtg: sugárforrás Szinkrotron sugárforrás 24 helyszín: DESY, CHESS; ESRF, BESSY Mikrokristályok, 1 kristály elegendő beamline 13

$diffraction) Nehéz atom (kofaktor; helyettesít: Pt, Hg, U) Szeleno-Met beépítés SOLVE, SHARP$

14 Rtg: fáziskeresés Molekuláris helyettesítés (homológ szerkezet) omit (differencia) elektronsűrűségi térkép Direkt módszerek (<500 atom) SHELXD MAD (multiwavelength anomalous diffraction) Nehéz atom (kofaktor; helyettesít: Pt, Hg, U) Szeleno-Met beépítés SOLVE, SHARP Automatikus modellépítés ARP/wARP Néhány szerk. csúcs I I-es fotoszisztéma; 2,5 Å RNS polimeráz II; 2,8 Å 14

15 Néhány szerk. csúcs II Citokróm bc 1 HMG-CoA reduktáz Neutron diffrakció Összes H atom és több szerkezeti H 2 O Laue diffraktométer (2Å), v. monokromátor (<2Å) Gyengébb neutron sugár nagy kristály (1 mm 3 ) Deuterált minta lizozim; 2Å 15

Krio-elektronmikroszkópia Gyorsfagyasztás (100 K; üvegszerű jég) Krio-EM Elektron krisztallográfia (>3,5 Å) Egy-partikulum analízis (>7 Å) Elektron

16 Rost-diffrakció Helikális szimmetria (3-10 Å) Orientált minta (mágneses tér) Filamentumok (pl. vírus) Amiloid fibrillumok; flagellin Polinukleotidok, poliszaccharidok Rost- és rtg-diffrakció kombinálása F-aktin (6 Å) Mozaik vírus F-aktin Krio-elektronmikroszkópia Gyorsfagyasztás (100 K; üvegszerű jég) Krio-EM Elektron krisztallográfia (>3,5 Å) Egy-partikulum analízis (>7 Å) Elektron tomográfia (>50 Å) 3-D képrekonstrukció Tilted képek digitalizálása Fourier transzformálás (2-D) Részecske középpont, orientáció, 2-D 3-D Fourier szintézis denzitási térkép (anizotróp felbontás) 3-D modell ill. molekuláris burok 16

17 Elektron krisztallográfia 2-D fehérjekristályok (pl. lipid membránban, -on) Amplitúdó: diffraktogramm; fázis: EM-kép Bakteriorodopszin Tubulin (3,7 Å) Egy-részecske analízis >1000 récsecske átlagolva (>250 kd) Negatív festés vs. Krio-EM 29 fág (9Å) 17

18 Elektron tomográfia Egyetlen részecskéről sok kép Miozin erőkar pozíciók Kontraháló miofibrillum Hibrid krisztallográfia: krio-em és rtg Fázis meghatározás krio-em képből Riboszóma 50S alegység (6,5 Å) Riboszóma 30S alegység 18

19 Rtg-szerkezeti modell dokkolása 3-D burokba I kinezin+mikrotubulus S1 dekorált F-aktin + Tm Rtg-szerkezeti modell dokkolása 3-D burokba II Defoszforilált simaizom akto-s1 19

Protein Data Bank Research Collaboratory for Structural Bioinformatics wwpdb (World Wide PDB: RCSB-PDB + MSD-EBI + PDBj) PDB fájl Kísérletesen meghatározott 3D szerkezet atomi

20 Protein Data Bank Research Collaboratory for Structural Bioinformatics wwpdb (World Wide PDB: RCSB-PDB + MSD-EBI + PDBj) PDB fájl Kísérletesen meghatározott 3D szerkezet atomi koordinátái Referenciák, elsődleges és másodlagos szerkezet Kristályosítási ill. NMR adatok R-faktor (modell jósága ), B-faktor ( hőmérsékleti faktor ) PDB és/vagy mmcif fájl formátum 20

21 PDB adatfájl HEADER FLUORESCENT PROTEIN 01-AUG-96 1EMA TITLE GREEN FLUORESCENT PROTEIN FROM AEQUOREA VICTORIA REMARK 2 RESOLUTION ANGSTROMS. REMARK 3 NUMBER OF REFLECTIONS : REMARK 3 PROTEIN ATOMS : 1771 REMARK 3 SOLVENT ATOMS : 95 aminosav atom szekvencia sorszám atom sorszám polipeptidlánc x,y,z koordináták B-faktor ATOM 1 N SER A ATOM 2 CA SER A ATOM 3 C SER A ATOM 4 O SER A ATOM 5 CB SER A ATOM 6 OG SER A

Hasonló dokumentumok

A fehérjék hierarchikus szerkezete. Szerkezeti hierarchia. A fehérjék építőkövei az aminosavak. Fehérjék felosztása

Fehérjék felosztása A fehérjék hierarchikus szerkezete Smeller László Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet Biológiai funkció alapján Enzimek (pl.: tripszin, citokróm-c ) Transzportfehérjék