MAKROMOLEKULÁK MOLEKULÁRIS GRAFIKÁJA BIOLÓGUSOKNAK

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

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Bioinformatika 2 6. előadás

A fehérjék hierarchikus szerkezete

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Bevezetés a bioinformatikába. Harangi János DE, TEK, TTK Biokémiai Tanszék

Röntgensugárzás a tudományban

Fizikai kémia Diffrakciós módszerek. Bevezetés. Történeti áttekintés

Röntgendiffrakció egyetlen molekulán

A testek részecskéinek szerkezete

Biokémiai kutatások ma

Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis

Elméleti és kísérletes módszerek lipidek és membránfehérjék tanulmányozására

Peptid- és fehérjék másodlagos-, harmadlagos- és negyedleges szerkezete

Elméleti módszerek lipidek és membránfehérjék tanulmányozására

2. Ismert térszerkezetű transzmembrán fehérjék adatbázisa: a PDBTM adatbázis. 3. A transzmembrán fehérje topológiai adatbázis, a TOPDB szerver

Röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálat. A szerkezetmegoldás menete Lehetőségek és korlátok Alkalmazások

Fehérjék rövid bevezetés

Fehérjeszerkezet, és tekeredés

Geometriai alapok. Ha a beeső sugár nem merőleges. Fluoreszcencia Rezonancia Energiatranszfer (FRET) Röntgen diffrakció, szerkezet meghatározás

Fehérjeszerkezet, és tekeredés. Futó Kinga

BIOMECHANIKA 2 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Az elektromágneses hullámok

Biofizika I

3. Sejtalkotó molekulák III. Fehérjék, enzimműködés, fehérjeszintézis (transzkripció, transzláció, poszt szintetikus módosítások)

Bioinformatikai és orvosbiológiai Grid alkalmazások az Egyesült Királyságban

A fehérjék hierarchikus szerkezete

Gáspári Zoltán. Élő molekulák az élet molekulái

A fehérjék szerkezete és az azt meghatározó kölcsönhatások

Bioinformatika és genomanalízis az orvostudományban. Biológiai adatbázisok. Cserző Miklós 2018

Mikroszerkezet Krisztallitonként Tömbi Polikristályos Mintában


Diffrakciós szerkezetvizsgálati módszerek

EBSD vizsgálatok alkalmazása a geológiában: Enargit és luzonit kristályok orientációs vizsgálata

Lehninger et al.: Principles of Biochemistry 3 rd ed (2000); Worth Publ. Voet et al.: Fundamentals of Biochemistry 1 st ed (1999); John Wiley

Nanoskálájú határfelületi elmozdulások és alakváltozások vizsgálata szinkrotron- és neutronsugárzással. Erdélyi Zoltán

Makromolekulák. Fehérjetekeredé. rjetekeredés. Biopolimer. Polimerek

ä ä

Bioinformatika előad

GERONTOLÓGIA. 6. Biogerontológia: öregedési elméletek SEMSEI IMRE. Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Egészségügyi Kar

Vázlatos tartalom. Szerkezet jellemzése és vizsgálata Szilárdtestek elektronszerkezete Rácsdinamika Transzportjelenségek Mágneses tulajdonságok

Bioinformatika előad

Felhő használata mindennapi alkalmazások futtatására. Németh Zsolt MTA SZTAKI

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK AZ ÉLŐ SZERVEZETEK KÉMIAI ÉPÍTŐKÖVEI AZ AMINOSAVAK ÉS FEHÉRJÉK 1. kulcsszó cím: Aminosavak

Mai témák. Fehérjék dinamikájának jelentősége. Számítógépes modellezés jelentősége

2. Előadás: A röntgensugárzás. Irodalom. Mikroszkóp vs diffrakciós módszerek Röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálat fehérjekrisztallográfia

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

MEDINPROT Gépidő Pályázat támogatásával elért eredmények

Új utak a röntgensugárzással való atomi szintű anyagszerkezet meghatározásban Faigel Gyula MTA SZFKI 2006

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

1b. Fehérje transzport

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Apoptózis. 1. Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút

Modern mikroszkópiai módszerek

8. A fehérjék térszerkezetének jóslása

Jelutak. Apoptózis. Apoptózis Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút. apoptózis autofágia nekrózis. Sejtmag. Kondenzálódó sejtmag

Vázlat a transzmissziós elektronmikroszkópiához (TEM) dr. Dódony István

A fehérjék térszerkezetének jóslása (Szilágyi András, MTA Enzimológiai Intézete)

Bioinformatika előadás

KÉPI INFORMÁCIÓK KEZELHETŐSÉGE. Forczek Erzsébet SZTE ÁOK Orvosi Informatikai Intézet. Összefoglaló

ÚJ TÁVLATOK AZ S100 FEHÉRJÉK SZERKEZETI BIOLÓGIÁJÁBAN. Doktori (Ph.D.) értekezés. Kiss Bence

NMR a peptid- és fehérje-kutatásban

Fehérjék felépítése és struktúrája. Aminosav oldalláncok. A fehérjék királis elemekből (α-l-aminosavakból) épülnek fel

The nontrivial extraction of implicit, previously unknown, and potentially useful information from data.

BIOFIZIKA. Metodika- 4. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

Opakásványok kristályorientáció vizsgálata a lahócai Cu-Au ércesedésben

A fehérjék térszerkezetének jóslása

A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai

3. Sejtalkotó molekulák III.

NEUTRON SUGÁRZÁS ELLENI BIOLÓGIAI VÉDELEM VIZSGÁLATA MONTE CARLO MODELLEZÉSSEL

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Hamar Péter. RNS világ. Lánczos Kornél Gimnázium, Székesfehérvár, október

Polimerek alkalmazástechnikája BMEGEPTAGA4

Bioinformatika 2 5. előadás

Bioinformatika 2 9. előadás

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

NANORENDSZEREK ÁLTALÁNOS TULAJDONSÁGAI ÉS ORVOSI ALKALMAZÁSAI


3

Transzláció. Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

BIOMECHANIKA 3 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Plakátok, részecskerendszerek. Szécsi László

Semmelweis Egyetem / Élettani Intézet / Budapest. Bioinformatika és genomanalízis az orvostudományban. Bevezetés. Cserző Miklós 2018

Phenotype. Genotype. It is like any other experiment! What is a bioinformatics experiment? Remember the Goal. Infectious Disease Paradigm

A fotoszintézis molekuláris biofizikája (Vass Imre, 2000) 43. $ R[LJpQWHUPHO IRWRV]LQWHWLNX ]HUYH]HWHNEH p IRWRNpPLD UHQGV]H

15. Fehérjeszintézis: transzláció. Fehérje lebontás (proteolízis)

SZÁMÍTÓGÉPES VIZUALIZÁCIÓ A MATEMATIKA TANÍTÁSÁBAN: ESZKÖZÖK, FEJLESZTÉSEK, TAPASZTALATOK

A fehérje-fehérje kölcsönhatás szerkezeti alapjai és biológiai szerepük: multidiszciplináris megközelítés (zárójelentés)

Cserző Miklós Bioinformatika és genomanalízis az orvostudományban. Integrált biológiai adatbázisok

Havancsák Károly Az ELTE TTK kétsugaras pásztázó elektronmikroszkópja. Archeometriai műhely ELTE TTK 2013.

FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN. Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium. Alkímia Ma, Budapest,

Élettan-anatómia. 1. félév

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

BIOFIZIKA. Metodika- 2. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

Orvosi biofizika. 1 Az orvostudomány és a biofizika kapcsolata. Sugárzások a medicinában. gyakorlatok. 1. félév előadásai

Peptidek és fehérjék 1. Fehérjék Fehérjetekeredés. Fehérje (protein) Fehérje (protein) Aminosavak. Aminosavak

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Átírás:

MAKROMOLEKULÁK MOLEKULÁRIS GRAFIKÁJA BIOLÓGUSOKNAK Molekuláris grafika GFP 1

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 (http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/) Proteopedia wiki (Jmol alapú; life in 3D ) Egyéb megjelenítő és/vagy modellező programok (>75) http://en.wikipedia.org/wiki/list_of_molecular_graphics_systems 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

CSHL 3

University of California, Davis A molekuláris grafika története 1953-1980: fizikai modellek (makettek) 1970- : molekulaszobrászok 1980-90: Evans-Sutherland computerek (250.000 $) 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) www.jmol.org 4

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

Zn-ujj RasMol Kinemage 6

Molekuláris grafika a neten Protein Data Bank http://www.rcsb.org/pdb/ UCSF Chimera (a UCSF RBVI Resources for Biocomputing, Visualization and Informatics (http://www.cgl.ucsf.edu/) szoftvere http://www.cgl.ucsf.edu/chimera PyMOL http://pymol.sourceforge.net/ RasMol és RasTop http://www.openrasmol.org/ Jmol (Chime utód Java-alapú applet ) http://jmol.sourceforge.net/ Protein Explorer http://molvis.sdsc.edu/protexpl/frntdoor.htm Proteopedia http://proteopedia.org/wiki/index.php/main_page World Index of Macromolecular Visualization Resources http://molvis.sdsc.edu/visres/ ( nyugdíjazva ) Molekuláris grafika a neten PyMOL Wiki http://pymolwiki.org/index.php/main_page BallView http://www.ballview.org/ BioEditor http://bioeditor.sdsc.edu/ Chimera http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/index.html Cn3D http://www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/cn3d/cn3d.shtml MolPOV http://www.chem.ufl.edu/~der/der_pov2.htm Dino http://www.dino3d.org/ Programok összehasonlítása http://www.marcsaric.de/index.php/free_molecular_modelling_programs 7

BALLView Glukokortikoid receptor DNA+ cink-ujj BALLView Proteaszóma 8

DNS+netropszin Chimera Pektin-liáz Chimera 9

Dino OmpK (porin) kristály PyMOL 10

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

A kezdetek R. Franklin, 1953 J. Kendrew, 1957 W. Astbury, 1938 Hol tartunk? (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics) www.rcsb.org 26.000 kristályszerk., 4500 NMR szerk. (2007) 87.000 kristályszerk., 10300 NMR szerk., 735 EM (2014) (in silico modellek NEM) hemolizin hemocianin hemeritrin 12

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

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

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

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

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

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

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 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

PDB adatfájl HEADER FLUORESCENT PROTEIN 01-AUG-96 1EMA TITLE GREEN FLUORESCENT PROTEIN FROM AEQUOREA VICTORIA REMARK 2 RESOLUTION. 1.90 ANGSTROMS. REMARK 3 NUMBER OF REFLECTIONS : 17676 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 2 28.888 9.409 52.301 1.00 85.05 ATOM 2 CA SER A 2 27.638 10.125 52.516 1.00 80.05 ATOM 3 C SER A 2 26.499 9.639 51.644 1.00 85.36 ATOM 4 O SER A 2 26.606 8.656 50.915 1.00 84.56 ATOM 5 CB SER A 2 27.783 11.635 52.378 1.00 70.97 ATOM 6 OG SER A 2 27.690 12.033 51.012 1.00 44.08 21