Informácie

Proteínové štruktúry uvedené v PDB a SNP

Proteínové štruktúry uvedené v PDB a SNP


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.

V PDB sú uvedené milióny proteínov, ktorých sekvenciu si môžeme stiahnuť vo formáte FASTA. V NCBI dbSNP sú tiež uvedené stovky SNP. Moja otázka znie, či proteíny v PDB začleňujú SNP do svojej štruktúry? Ak nie, existuje spôsob, ako vizualizovať proteínovú štruktúru pomocou akéhokoľvek nástroja po SNP na proteíne? Viem, že nástroje ako SIFT existujú, ale hovoria len o tom, či je SNP škodlivý alebo nie. V žiadnom prípade nekomentujú štruktúru proteínu.


Swiss PDB Viewer vám umožňuje mutovať zvyšky v existujúcej štruktúre a skúmať účinky.

Som si celkom istý, že UCSF Chimera tiež.


Vyriešenie 3D štruktúry proteínu je ťažké a veľa práce, robiť to pre každý bežný SNP proteínu by bolo vo väčšine prípadov nadmerné. Vo všeobecnosti teda takéto štruktúry nenájdete, pokiaľ nie je štruktúra konkrétnej mutovanej verzie obzvlášť zaujímavá.

V mnohých prípadoch tiež nie je štrukturálne zaujímavé, čo sa stane, nemá zmysel pokúšať sa získať 3D štruktúru, ak SNP vedie k posunu rámca alebo skorému stop kodónu.

Čo môžete urobiť, je jednoducho nahrať štruktúru PDB proteínu divokého typu do prehliadača, ako je PyMol, a pozrieť sa na aminokyselinu, ktorá sa mení pomocou SNP. Prečítajte si súvisiaci dokument, aby ste zistili, či je tento zvyšok nejakým spôsobom dôležitý. Nie vždy to bude možné, ale ak napr. aminokyselina je v katalytickom centre enzýmu, čo by vysvetľovalo, ako SNP ovplyvňuje funkciu proteínu.


pozrite si stránku sekvencie na RCSB PDB, môže zobraziť SNP mapované na 3D pre niektoré proteíny (musíte povoliť anotácie SNP v rozbaľovacej ponuke)

http://www.rcsb.org/pdb/explore/remediatedSequence.do?params.showJmol=true&structureId=4HHB


Postupy

DOI pre štruktúry PDB majú formát: 10.2210/pdbXXXX/pdb, kde XXXX je nahradené ID PDB (napr. 10.2210/pdb4hhb/pdb). Citácie DOI by mali obsahovať autorov záznamu, rok uloženia, názov štruktúry a DOI.

Na štruktúru PDB so zodpovedajúcou publikáciou by sa malo odkazovať pomocou ID PDB a citovať s použitím zodpovedajúceho DOI aj publikácie.

Citácia DOI:
Ormo, M., Remington, S.J. (1996) Zelený fluorescenčný proteín z Aequorea victoria doi: 10.2210/pdb1ema/pdb

Citácia literatúry:
Ormo, M., Cubitt, A.B., Kallio, K., Gross, L.A., Tsien, R.Y., Remington, S.J. (1996) Kryštálová štruktúra Aequorea victoria zelený fluorescenčný proteín Science 273: 1392-1395 doi: 10.1126/science.273.5280.1392

Na štruktúru PDB bez zodpovedajúcej publikácie by sa malo odkazovať pomocou ID PDB a citovať pomocou citácie DOI (autori záznamu, rok uloženia, názov štruktúry a DOI):

ID PNR: 1ci0
Citácia DOI:
Shi, W., Ostrov, DA, Gerchman, SE, Graziano, V., Kycia, H., Studier, B., Almo, SC, Burley, SK, New York SGX Research Center for Structural Genomics (NYSGXRC) (1999) PNP oxidáza z Saccharomyces cerevisiae doi: 10.2210/pdb1ci0/pdb

RCSB PNR by sa malo odkazovať na adresu URL rcsb.org a nasledujúcu citáciu:

H.M. Berman, J. Westbrook, Z. Feng, G. Gilliland, T.N. Bhat, H. Weissig, I.N. Shindyalov, P.E. Bourne.
(2000) The Protein Data Bank Výskum nukleových kyselín, 28: 235-242.

Nové funkcie a zdroje webových stránok sú tiež opísané v článkoch uvedených na našej stránke Publikácie a v pravidelných príspevkoch na Výskum nukleových kyselín Problém s databázou vrátane najnovšieho článku:

RCSB Protein Data Bank: výkonné nové nástroje na skúmanie 3D štruktúr biologických makromolekúl pre základný a aplikovaný výskum a vzdelávanie v oblasti základnej biológie, biomedicíny, biotechnológie, bioinžinierstva a energetických vied
(2021) Výskum nukleových kyselín 49: D437–D451 doi: 10.1093/nar/gkaa1038

RCSB PNR je členom celosvetový PNR (wwPDB). WwPDB by mal byť citovaný s URL www.wwpdb.org a nasledujúci citát:
H.M. Berman, K. Henrick, H. Nakamura (2003) Oznamujeme celosvetovú proteínovú databanku Prírodná štrukturálna biológia 10 (12): 980.

Molekulárne obrázky zo stránok Structure Summary a snímky obrazovky by mal citovať RCSB PNR a záznam PNR:
Obrázok z RCSB PDB (rcsb.org) PDB ID 1BNA (HR Drew, RM Wing, T. Takano, C. Broka, S. Tanaka, K. Itakura, REDickerson) (1981) Structure of a B-DNA dodecamer : konformácia a dynamika Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78: 2179-2183).

Obrázky vytvorené pomocou údajov PDB a iného softvéru mali by citovať PDB ID, zodpovedajúcu publikáciu o štruktúre a program molekulárnej grafiky.

Obrázok 1AOI (K. Luger, A.W. Mader, R.K. Richmond, D.F. Sargent, T.J. Richmond (1997) Kryštalická štruktúra jadrovej častice pri rozlíšení 2,8 Á Príroda 389: 251-260) vytvorené pomocou NGL (A.S. Rose, A.R. Bradley, Y. Valasatava, J.D. Duarte, A. Prlić, P.W. Rose (2018) NGL prehliadač: webová molekulárna grafika pre veľké komplexy. Bioinformatika 34: 3755–3758).

Obrázky vytvorené pomocou Mol* treba citovať PDB ID, zodpovedajúcu publikáciu o štruktúre, Mol* (D. Sehnal, S. Bittrich, M. Deshpande, R. Svobodová, K. Berka, V. Bazgier, S. Velankar, SK Burley, J. Ko&ccarona, AS Rose (2021) Mol* Viewer: moderná webová aplikácia na 3D vizualizáciu a analýzu veľkých biomolekulových štruktúr. Nucleic Acids Research. doi: 10.1093/nar/gkab314) a RCSB PDB.

Ilustrácie Molecule of the Month sú dostupné pod licenciou CC-BY-4.0. Pripisovanie by sa malo pripísať Davidovi S. Goodsellovi a RCSB PDB. Články Molecule of the Month sú chránené autorským právom RCSB PDB a autormi článku. Text je možné pretlačiť so súhlasom, s uvedením zdroja a bez práva manipulovať alebo meniť obsah. Pre povolenie kontaktujte [email protected]

Jednotlivé články typu Molekula mesiaca možno odkazovať pomocou identifikátora digitálneho objektu (DOI) vo formáte: 10.2210/rcsb_pdb/mom_RRRR_MM, kde RRRR je rok a MM je číslo mesiaca (jedna alebo dve číslice).

Odkaz na sériu Molekula mesiaca je:
RCSB PDB „Molekula mesiaca“: Postrehy z 20 rokov Molekula mesiaca (2020) BAMBed 48: 350-355 doi: 10.1002/bmb.21360

Národné laboratórium Brookhaven (BNL) PDB ukončilo činnosť 30. júna 1999. Pôvodná referencia časopisu pre BNL PDB je: F.C. Bernstein, T.F. Koetzle, G.J.B. Williams, E.F. Meyer Jr., M.D. Brice, J.R. Rodgers, O. Kennard, T. Shimanouchi, M. Tasumi (1977) The Protein Data Bank: počítačový archívny súbor pre makromolekulárne štruktúry. J. Mol. Biol. 112: 535-542.

Archív PDB bol prvýkrát oznámený v roku 1971: Proteínová databanka Nature New Biology 233:223.

Zásady používania

Dátové súbory obsiahnuté v archíve PDB (https://ftp.wwpdb.org) sú oslobodené od všetkých obmedzení autorských práv a sú plne a voľne dostupné na nekomerčné aj komerčné použitie. Používatelia údajov by mali uviesť pôvodných autorov týchto štrukturálnych údajov. Používaním materiálov dostupných v archíve PDB používateľ súhlasí s dodržiavaním podmienok popísaných v zásadách ochrany osobných údajov a používania wwPDB.

Zásady ochrany osobných údajov

RCSB Protein Data Bank sa stará o súkromie.

Vyhlásenie o ochrane osobných údajov RCSB PDB popisuje, ako používame vaše údaje a ako chránime vaše súkromie.


Metódy určovania atómových štruktúr

V súčasnosti sa na určenie štruktúry proteínu používa niekoľko metód, vrátane röntgenovej kryštalografie, NMR spektroskopie a elektrónovej mikroskopie. Každá metóda má výhody a nevýhody. V každej z týchto metód používa vedec množstvo informácií na vytvorenie konečného modelu atómu. V prvom rade má vedec nejaké experimentálne údaje o štruktúre molekuly. Pre rôntgenovú kryštalografiu je to röntgenový difrakčný obrazec. Pre NMR spektroskopiu je to informácia o lokálnej konformácii a vzdialenosti medzi atómami, ktoré sú blízko seba. V elektrónovej mikroskopii ide o obraz celkového tvaru molekuly.

Vo väčšine prípadov tieto experimentálne informácie nepostačujú na vytvorenie modelu atómu od začiatku. Je potrebné pridať ďalšie poznatky o molekulárnej štruktúre. Napríklad často už poznáme poradie aminokyselín v proteíne a poznáme preferovanú geometriu atómov v typickom proteíne (napríklad dĺžky väzieb a uhly väzieb). Tieto informácie umožňujú vedcom zostaviť model, ktorý je v súlade s experimentálnymi údajmi a očakávaným zložením a geometriou molekuly.

Pri pohľade na položky PNR je vždy dobré byť trochu kritický. Majte na pamäti, že štruktúry v archíve PNR sa určujú pomocou vyváženej zmesi experimentálneho pozorovania a modelovania založeného na vedomostiach. Často sa oplatí venovať trochu času navyše, aby ste si sami potvrdili, že experimentálne dôkazy pre konkrétnu štruktúru podporujú model tak, ako je znázornený, a vedecké závery založené na modeli.

Röntgenová kryštalografia

Väčšina štruktúr zahrnutých v archíve PDB bola určená pomocou röntgenovej kryštalografie. Pri tejto metóde sa proteín čistí a kryštalizuje a potom sa vystaví intenzívnemu lúču röntgenových lúčov. Proteíny v kryštáli difraktujú röntgenový lúč do jedného alebo druhého charakteristického vzoru škvŕn, ktoré sa potom analyzujú (niektorými zložitými metódami na určenie fázy röntgenovej vlny v každej škvrne) na určenie distribúcie elektrónov v proteín. Výsledná mapa hustoty elektrónov sa potom interpretuje na určenie polohy každého atómu. Archív PDB obsahuje dva typy údajov pre kryštálové štruktúry. Súradnicové súbory obsahujú atómové pozície pre konečný model štruktúry a dátové súbory obsahujú štruktúrne faktory (intenzita a fáza röntgenových škvŕn v difrakčnom obrazci) z určenia štruktúry. Môžete vytvoriť obrázok mapy elektrónovej hustoty pomocou nástrojov, ako je prehliadač Astex, ktorý je dostupný prostredníctvom odkazu na stránke Structure Summary.

Röntgenová kryštalografia môže poskytnúť veľmi podrobné informácie o atómoch, ktoré zobrazujú každý atóm v proteíne alebo nukleovej kyseline spolu s atómovými detailmi ligandov, inhibítorov, iónov a iných molekúl, ktoré sú začlenené do kryštálu. Proces kryštalizácie je však náročný a môže klásť obmedzenia na typy proteínov, ktoré možno touto metódou študovať. Napríklad röntgenová kryštalografia je vynikajúcou metódou na určenie štruktúr tuhých proteínov, ktoré tvoria pekné usporiadané kryštály. Na druhej strane flexibilné proteíny sa touto metódou študujú oveľa ťažšie, pretože kryštalografia sa spolieha na to, že veľa, veľa molekúl je zarovnaných v presne rovnakej orientácii, ako je to pri opakovanom vzore na tapete. Flexibilné časti proteínu budú často neviditeľné v kryštalografických mapách elektrónovej hustoty, pretože ich elektrónová hustota bude rozmazaná na veľkom priestore. Toto je podrobnejšie popísané na stránke o chýbajúcich súradniciach.

Kryštály biologických molekúl sú jemné: niektoré tvoria dokonalé, dobre usporiadané kryštály a iné tvoria iba slabé kryštály. Presnosť stanovenej atómovej štruktúry závisí od kvality týchto kryštálov. V dokonalých kryštáloch máme oveľa väčšiu istotu, že atómová štruktúra správne odráža štruktúru proteínu. Dve dôležité miery presnosti kryštalografickej štruktúry sú jej rozlíšenie, ktoré meria množstvo detailov, ktoré možno vidieť v experimentálnych údajoch, a R-hodnota, ktorá meria, ako dobre je atómový model podporovaný experimentálnymi údajmi nájdenými v súbor štruktúrneho faktora.

Experimentálna elektrónová hustota zo štruktúry DNA je uvedená tu (položka PDB 196d) spolu s atómovým modelom, ktorý bol vytvorený na základe údajov. Obrysy obklopujú oblasti s vysokou hustotou elektrónov, ktoré zodpovedajú atómom v molekule.

Ako súčasť procesu biokurácie generuje wwPDB Validačné správy, ktoré poskytujú hodnotenie kvality štruktúry pomocou široko uznávaných noriem a kritérií. Tieto správy obsahujú „výkonný“ súhrnný obrázok kľúčových indikátorov kvality, ktorý pomáha neodborníkom interpretovať tieto správy. Ďalšie informácie nájdete na stránke wwpdb.org.

Skúmanie biologickej štruktúry a funkcie pomocou röntgenových bezelektrónových laserov (XFEL)

Nová technológia, nazývaná sériová femtosekundová kryštalografia, prináša revolúciu v metódach röntgenovej kryštalografie. Voľný elektrónový röntgenový laser (XFEL) sa používa na vytváranie pulzov žiarenia, ktoré sú extrémne krátke (trvajú len femtosekundy) a extrémne jasné. Prúd drobných kryštálov (veľkosti v nanometroch až mikrometroch) prechádza lúčom a každý röntgenový impulz vytvára difrakčný obrazec z kryštálu, ktorý ho počas procesu často spáli. Kompletný súbor údajov je zostavený až z desiatok tisíc týchto jednotlivých difrakčných vzorov. Metóda je veľmi výkonná, pretože umožňuje vedcom študovať molekulárne procesy, ktoré sa vyskytujú vo veľmi krátkom časovom rozsahu, ako je absorpcia svetla biologickými chromofórmi.

Štruktúry fotoaktívneho žltého proteínu boli stanovené sériovou femtosekundovou kryštalografiou po osvetlení, zachytávajúc izomerizáciu chromofóru po absorpcii svetla. Štruktúry zahrnuté v tomto filme zahŕňajú: 5hd3 (základný stav), 5hdc (100-400 femtosekúnd po osvetlení), 5hdd (800-1200 femtosekúnd), 5hds (3 pikosekundy), 4b9o (100 pikosekúnd), 5hdts5 (200) (1 milisekunda). Viac nájdete v časti Molekula mesiaca fotoaktívneho žltého proteínu.

NMR spektroskopia

NMR spektroskopia sa môže použiť na stanovenie štruktúry proteínov. Proteín je purifikovaný, umiestnený do silného magnetického poľa a potom sondovaný rádiovými vlnami. Charakteristický súbor pozorovaných rezonancií možno analyzovať, aby sa získal zoznam atómových jadier, ktoré sú blízko seba, a aby sa charakterizovala lokálna konformácia atómov, ktoré sú navzájom spojené. Tento zoznam obmedzení sa potom použije na vytvorenie modelu proteínu, ktorý ukazuje umiestnenie každého atómu. Táto technika je v súčasnosti obmedzená na malé alebo stredné proteíny, pretože veľké proteíny predstavujú problémy s prekrývajúcimi sa vrcholmi v NMR spektrách.

Hlavnou výhodou NMR spektroskopie je, že poskytuje informácie o proteínoch v roztoku, na rozdiel od tých, ktoré sú uzamknuté v kryštáli alebo viazané na mriežku mikroskopu, a preto je NMR spektroskopia prvou metódou na štúdium atómových štruktúr flexibilných proteínov. Typická štruktúra NMR bude zahŕňať súbor proteínových štruktúr, z ktorých všetky sú v súlade s pozorovaným zoznamom experimentálnych obmedzení. Štruktúry v tomto súbore budú navzájom veľmi podobné v oblastiach so silnými obmedzeniami a veľmi odlišné v menej obmedzených častiach reťazca. Tieto oblasti s menším počtom obmedzení sú pravdepodobne flexibilnými časťami molekuly, a preto v experimente nedávajú silný signál.

V archíve PDB zvyčajne nájdete dva typy súradnicových záznamov pre štruktúry NMR. Prvý zahŕňa celý súbor zo štrukturálneho určenia, pričom každá štruktúra je označená ako samostatný model. Druhým typom vstupu je minimalizovaná priemerná štruktúra. Tieto súbory sa pokúšajú zachytiť priemerné vlastnosti molekuly na základe rôznych pozorovaní v súbore. Môžete tiež nájsť zoznam obmedzení, ktoré boli určené experimentom NMR. Patria sem veci ako vodíkové väzby a disulfidové väzby, vzdialenosti medzi atómami vodíka, ktoré sú blízko seba, a obmedzenia miestnej konformácie a stereochémie reťazca.

Niektoré z obmedzení používaných na vyriešenie štruktúry malého monomérneho hemoglobínu sú zobrazené tu pomocou softvéru od BioMagResBank 1 . Proteín (1vre a 1vrf) je znázornený zelenou farbou a obmedzenia sú znázornené žltou farbou.

3D elektrónová mikroskopia

Elektrónová mikroskopia, často označovaná ako 3DEM, sa používa aj na určenie 3D štruktúr veľkých makromolekulových zostáv. Na priame zobrazenie biomolekuly sa používa zväzok elektrónov a systém elektrónových šošoviek. Na získanie 3D štruktúry z 2D projekčných obrázkov vytvorených transmisným elektrónovým mikroskopom je potrebných niekoľko trikov. Najbežnejšie používaná technika dnes zahŕňa zobrazovanie tisícok rôznych jednotlivých častíc uchovávaných v tenkej vrstve nekryštalického ľadu (cryo-EM). Za predpokladu, že tieto pohľady ukazujú molekulu v nespočetných rôznych orientáciách, výpočtový prístup podobný tomu, ktorý sa používa na počítačovú axiálnu tomografiu alebo CAT skenovanie v medicíne, poskytne 3D mapu hustoty hmotnosti. S dostatočným počtom jednotlivých častíc môžu byť 3DEM mapy interpretované vložením atómového modelu makromolekuly do mapy, rovnako ako makromolekulárni kryštalografi interpretujú svoje mapy elektrónovej hustoty. V obmedzenom počte prípadov možno použiť elektrónovú difrakciu z 2D alebo 3D kryštálov alebo špirálových zostáv biomolekúl na určenie 3D štruktúr pomocou elektrónového mikroskopu s použitím prístupu veľmi podobného prístupu röntgenovej kryštalografie. Nakoniec, techniky 3DEM získavajú popredné miesto pri štúdiu biologických zostáv vo vnútri kryokonzervovaných buniek a tkanív pomocou elektrónovej tomografie. Táto metóda zahŕňa zaznamenávanie snímok v rôznych uhloch naklonenia a spriemerovanie snímok naprieč viacerými kópiami biologickej zostavy in situ.

Pokiaľ ide o molekulárne a atómové detaily, metódy jednočasticovej 3DEM aj elektrónovej difrakcie teraz poskytujú štruktúry na hraniciach rozlíšenia porovnateľných s makromolekulárnou kryštalografiou (t. j. umožňujú vizualizáciu postranných reťazcov aminokyselín, molekúl povrchovej vody a nekovalentne viazaných ligandov). Kryoelektrónová tomografia poskytuje štruktúrne informácie v mierne nižšom rozlíšení (t.j. proteínové domény a sekundárne štruktúrne prvky). V kalendári 2016 PDB depozície štruktúr 3DEM prvýkrát prekročili depozície pochádzajúce z NMR spektroskopie.

Nedávne dramatické pokroky v sile 3DEM odrážajú konvergenciu množstva technológií, vrátane prípravy/konzervovania vzoriek v sklovitom ľade, vylepšenej elektrónovej optiky, fázových platní na zvýšenie kontrastu elektrónového obrazu, priamych elektrónových detektorov, vylepšeného softvéru na spracovanie údajov a rýchlejších počítačov. . Táto náhodná konvergencia je paralelná so zrýchlením makromolekulárnej kryštalografie, ku ktorému došlo v 90. rokoch, keď sa zmrazenie kryštálov, lúče synchrotrónového žiarenia, obrazové platne a CCD detektory, vylepšený softvér na spracovanie údajov a rýchlejšie počítače spojili v skoršej dokonalej búrke pre štrukturálnu biológiu.

V práci zameranej na veľmi veľké makromolekulové zostavy, kde je normou nižšie rozlíšenie, sa 3DEM údaje čoraz častejšie kombinujú s informáciami z röntgenovej kryštalografie, NMR spektroskopie, hmotnostnej spektrometrie, chemického sieťovania, fluorescenčného rezonančného prenosu energie a rôznych výpočtových techník. vyriešiť atómové detaily. Táto prax spájania viacerých experimentálnych prístupov sa často označuje ako integračné alebo hybridné metódy (I/HM). Ukázalo sa, že sú veľmi užitočné pre multimolekulové štruktúry, ako sú komplexy ribozómov, tRNA a proteínových faktorov a svalové aktomyozínové štruktúry. Prototyp dátového úložiska, PDB-Dev, fungujúci paralelne s PDB, je teraz k dispozícii na archiváciu I/HM štruktúr a dát.

Táto kryo-EM mapa beta-galaktozidázy bola zostavená z viac ako 90 000 obrázkov molekuly zmrazenej v ľade, ktoré boli dostatočne podrobné na to, aby poskytli atómový model. CryoEM mapa je v EMDataBank položke EMD-2984 a atómové súradnice sú v PDB položke 5a1a.
Obrázok s láskavým dovolením Veronicy Falconieri a Siriam Subramaniam, National Cancer Institute.

Integratívne modelovanie

Výskumníci majú záujem študovať väčšie a zložitejšie systémy a využívajú na to všetky dostupné techniky. Komunita štrukturálnej biológie zaznamenala v posledných rokoch mimoriadny úspech pri použití prístupu, ktorý sa nazýva „integračné modelovanie“. Cieľom je spojiť informácie z rôznych metód, z ktorých každá je vhodná na štúdium určitého aspektu systému, aby sa vytvoril celkový obraz o zhromaždenie.

Napríklad kombinovanie spektroskopických údajov alebo údajov o chemickom zosieťovaní, ktoré identifikujú vzdialenosti medzi komponentmi v zostave, s údajmi z elektrónovej mikroskopie s nízkym rozlíšením, ktoré poskytujú informácie o celkovom tvare komplexu, sa stalo účinnou stratégiou v integratívnom modelovaní. Okrem tradičných metód štrukturálnej biológie, ako je röntgenová kryštalografia, NMR spektroskopia a elektrónová mikroskopia, existujú aj experimentálne metódy, ako je rozptyl v roztoku pod malým uhlom, prenos Forsterovej rezonančnej energie, chemické zosieťovanie, hmotnostná spektrometria, elektrónová paramagnetická rezonančná spektroskopia a iné biofyzikálne techniky. boli použité v štúdiách integratívneho modelovania. Kľúčovým aspektom integračného modelovania je, že výsledné štrukturálne modely nie vždy obsahujú atómové súradnice a môžu obsahovať oblasti hrubozrnných guľôčok, ktoré predstavujú viacero atómov. Je to spôsobené tým, že rôzne druhy experimentov poskytujú informácie na rôznych úrovniach rozlíšenia.

Príkladom integratívneho modelovania je štruktúra komplexu jadrových pórov (NPC) z pučiacich kvasiniek určená pomocou údajov z experimentov chemického sieťovania, rozptylu roztoku pod malým uhlom a elektrónovej mikroskopie. NPC je osemnásobne symetrická zostava pozostávajúca z 552 kópií 32 rôznych proteínov patriacich do rodiny nukleoporínov. Celkový tvar NPC sa získa z mapy elektrónovej mikroskopie s nízkym rozlíšením. Rozsiahle údaje z experimentov chemického zosieťovania poskytujú informácie týkajúce sa blízkosti a orientácie nukleoporínov v zostave. Pre niektoré nukleoporíny sú dostupné profily rozptylu malého uhla a štruktúry niekoľkých komponentných nukleoporínov a ich subkomplexov sa získali pomocou experimentálnych metód a/alebo výpočtového modelovania. Všetky dostupné informácie sa zhromažďujú a kombinujú pomocou výpočtových algoritmov na vytvorenie integračného modelu celého komplexu. Tento model NPC je archivovaný v prototypovom úložisku pre integračné štrukturálne modely s názvom PDB-Dev (prístupový kód: PDBDEV_00000012). PDB-Dev bol vytvorený tak, aby štrukturálne modely určené pomocou integračných modelovacích prístupov bolo možné zbierať, archivovať a štandardným spôsobom sprístupňovať verejnosti.


Úvod do biologických zhromaždení a archívu PNR

Pri skúmaní stránok Structure Summary na webovej stránke RCSB PDB si všimnete obrázky a súradnicové súbory pre „Biologické zhromaždenie“ a „Asymetrickú jednotku“. V mnohých položkách PNR sú rovnaké. Pri niektorých záznamoch (väčšinou riešených röntgenovou kryštalografiou) si však môžete všimnúť rozdiel medzi asymetrickou jednotkou a biologickou zostavou. Ak vás zaujíma, či súradnice pre danú štruktúru predstavujú biologicky relevantnú zostavu, čítajte ďalej a dozviete sa viac o význame týchto pojmov a o tom, ako sú príslušné údaje archivované v súboroch.

Primárny súradnicový súbor kryštálovej štruktúry typicky obsahuje len jednu kryštálovú asymetrickú jednotku a môže alebo nemusí byť rovnaký ako biologický súbor. Tento úvod popisuje pojmy asymetrická jednotka a biologické zostavenie, uvádza zoznam, kde možno informácie o nich nájsť v rôznych formátoch súborov (PDB a mmCIF), a vysvetľuje, ako sa odvodzujú súbory biologického zostavovania v archíve PDB. Keďže formát PDBML je odvodený zo súboru formátu mmCIF, nie je tu zahrnutá samostatná diskusia o tomto formáte.

Obsah

Asymetrická jednotka

Asymetrická jednotka je najmenšia časť kryštálovej štruktúry, na ktorú možno použiť operácie symetrie, aby sa vytvorila úplná jednotková bunka (kryštálová opakujúca sa jednotka). Operácie symetrie najbežnejšie pre kryštály biologických makromolekúl sú rotácie, translácie a skrutkové osi (kombinácie rotácie a translácie).

Aplikáciou operácií kryštalografickej symetrie na asymetrickú jednotku sa získa jedna jednotková bunka, ktorá po preložení v troch rozmeroch tvorí celý kryštál.

Nižšie je uvedený jednoduchý príklad. Asymetrická jednotka (zelená šípka nahor) sa otočí o 180 stupňov okolo dvojitej kryštalografickej osi symetrie (čierny ovál), čím sa vytvorí druhá kópia (fialová šípka nadol). Spoločne dve šípky tvoria základnú bunku. Základná bunka sa potom translačne opakuje v troch smeroch, aby sa vytvoril trojrozmerný kryštál.

Asymetrická jednotka obsahuje jedinečnú časť kryštálovej štruktúry. Používa ho kryštalograf na spresnenie súradníc štruktúry oproti experimentálnym údajom a nemusí nevyhnutne predstavovať celú biologicky funkčnú zostavu.

Kryštálová asymetrická jednotka môže obsahovať:

  • jedna biologická zostava
  • časť biologickej zostavy
  • viaceré biologické zostavy

Obsah asymetrickej jednotky závisí od polohy (pozícií) kryštalizovanej molekuly a jej konformácií v základnej bunke. V závislosti od podmienok kryštalizácie a miestneho balenia sa môžu vyskytnúť dva odlišné scenáre:

  • Kópie makromolekuly alebo komplexu v kryštálovej jednotkovej bunke majú identické konformácie a zaberajú polohy súvisiace so symetriou. Výsledkom je, že biologická zostava môže byť buď zložená z jednej kópie makromolekuly/komplexu, alebo môže byť zložená z dvoch alebo viacerých molekúl/komplexov súvisiacich so symetriou, ktoré sa spoja, aby vytvorili väčšiu zostavu.
  • Kópie makromolekuly alebo komplexu nadobúdajú mierne odlišné konformácie a zaujímajú jedinečné pozície v kryštálovej asymetrickej jednotke. Výsledkom je, že každá z rôznych polôh makromolekuly/komplexu môže zodpovedať štruktúrne podobným, ale nie identickým biologickým zostavám.

Hemoglobín, molekula so štyrmi proteínovými reťazcami (dva alfa-beta diméry), poskytuje dobré príklady zo záznamov PDB pre každý z týchto prípadov:

Asymetrická jednotka s jednou biologickou zostavou Asymetrická jednotka s časťou biologickej zostavy Asymetrická jednotka s viacerými biologickými zostavami
Vstup 2hhb obsahuje jeden molekula hemoglobínu (4 reťaze) v asymetrickej jednotke. Vstup 1out obsahuje polovicu molekula hemoglobínu (2 reťaze) v asymetrickej jednotke. Kryštalografická dvojitá os generuje ďalšie 2 reťazce molekuly hemoglobínu. Vstup 1hv4 obsahuje dva molekuly hemoglobínu (8 reťazí) v asymetrickej jednotke.

Biologické zhromaždenie

Biologická zostava (tiež niekedy označovaná ako biologická jednotka) je makromolekulárna zostava, o ktorej sa buď ukázalo, alebo sa predpokladá, že je funkčnou formou molekuly. Napríklad funkčná forma hemoglobínu má štyri reťazce.

V závislosti od konkrétnej kryštálovej štruktúry môže byť potrebné vykonať operácie symetrie pozostávajúce z rotácií, translácií alebo ich kombinácií, aby sa získala úplná biologická zostava. Alternatívne môže byť potrebné vybrať podskupinu uložených súradníc, aby reprezentovali biologickú zostavu. Biologická zostava môže byť teda zostavená z:

  • jednu kópiu asymetrickej jednotky
  • viac kópií asymetrickej jednotky
  • časť asymetrickej jednotky

Hemoglobín sa opäť používa na demonštráciu každého z týchto prípadov:

Biologická zostava zložená z jednej kópie asymetrickej jednotky Biologická zostava zložená z viacerých kópií asymetrickej jednotky Viacnásobné biologické zostavy v asymetrickej jednotke
Vo vstupe 2hhb, biologické zhromaždenie je ekvivalent do asymetrickej jednotky. Vo vstupe 1 von biologické zhromaždenie zahŕňa dva asymetrické jednotky. Vo vstupe 1hv4 biologické zhromaždenie je jedna polovica asymetrickej jednotky.
Nie sú potrebné žiadne operácie. Aplikácia operácie kryštalografickej symetrie (otáčanie o 180° okolo kryštalografickej dvojitej osi) vytvára kompletnú biologickú zostavu. Záznam obsahuje dva štruktúrne podobné, ale nie úplne identické kópie biologickej zostavy v rámci kryštálovej asymetrickej jednotky.

Biologické zhromaždenie nie je vždy viacreťazcové zoskupenie.

Napríklad funkčná jednotka dihydrofolát reduktázy (tu zobrazená zo záznamu 7dfr) je monomér a biologická zostava tiež obsahuje iba jeden reťazec.

Molekula sa môže príležitostne javiť ako multimérna v kryštáli na základe kryštálového balenia. Nemusí však existovať žiadny dôkaz alebo biologický význam na podporu multimérneho stavu v roztoku. Keď sa záznam spracuje, všetky pravdepodobné zostavy sa vypočítajú na základe plochy povrchu zeme a interakčných energií. Tieto predpovedané zostavy sa môžu alebo nemusia zhodovať s tým, čo autor považuje za biologicky relevantné zostavenie pre molekulu. Biologické súbory uvedené v položke obsahujú poznámku na vysvetlenie, či ide o „poskytnutie autora“, „určenie softvéru“ alebo oboje.

Napríklad štruktúra lyzozýmu T4 uvedená v položke 3fad má jeden reťazec v asymetrickej jednotke. Normálne lyzozým funguje ako monomér. Biologická zostava pre túto položku „poskytol autor“ a tiež „určená softvérom“ je monomér. Na základe kryštálového balenia, skrytého povrchu a interakčných energií softvér (PISA 1) predpovedá, že táto špecifická mutantná/kryštalická forma T4 lyzozýmu môže tvoriť dimér. Zostavy definované pre položku 3fad PNR sú zobrazené nižšie:

Asymetrická jednotka (monomér) Biologická zostava určená autorom a softvérom (monomér) Softvérová biologická zostava (dimér)
Asymetrická jednotka je monomér. Toto sú uložené súradnice. Biologické súbory „poskytnuté autorom“ a „určené softvérom“ sú monoméry. Softvér PISA predpovedá, že táto molekula môže tiež tvoriť dimér. Druhá biologická zostava je teda „určená softvérom“.

V možnostiach sťahovania webových súborov sú rôzne verzie súborov biologického zostavenia označené ako (A) pre poskytnutého autora a (S) pre určený softvér.

Vírusové kapsidové kryštálové štruktúry často obsahujú iba časť kryštálovej asymetrickej jednotky. Tieto položky vyžadujú použitie operátorov nekryštalografickej symetrie na uložené súradnice, aby sa vytvorila kryštálová asymetrická jednotka.

Kapsidy ikosaedrického vírusu majú komplexnú symetriu so 60 ekvivalentnými polohami generovanými operáciami 5-, 3- a 2-násobnej rotácie, ktoré sa pretínajú v jedinom centrálnom bode. Uložené súradnice pre ikosaedrickú kryštálovú štruktúru vírusu najčastejšie pozostávajú z jedinečného reťazca (reťazcov) pre ikosaedrickú asymetrickú jednotku a zo súboru nekryštalografických operátorov symetrie na vytvorenie kryštálovej asymetrickej jednotky. Na vytvorenie biologickej zostavy a/alebo kryštalografickej jednotkovej bunky môžu byť potrebné ďalšie operátory kryštalografickej symetrie. Rôzne zostavy pre ikosahedrickú kryštálovú štruktúru vírusu sú znázornené pre prípad vstupu PDB 1qqp nižšie:

Ikosahedrická asymetrická jednotka Kryštálová asymetrická jednotka Biologické zhromaždenie Kryštalografická jednotková bunka
Uložené súradnice predstavujú 1 ikosaedrickú asymetrickú jednotku. Táto jednotka je reprezentovaná páskami vo všetkých zobrazeniach. Kryštálová asymetrická jednotka je pentamérna. Biologická zostava je dvadsaťsten (ako je uvedené vyššie). Kompletná kryštálová jednotková bunka obsahuje 2 ikosaedrické vírusové častice.

Okrem kryštálových štruktúr vírusových kapsidov obsahuje archív PDB vírusové štruktúry určené elektrónovou mikroskopiou, vláknovou difrakciou a NMR v tuhom stave. In all cases of assemblies with regular point or helical symmetry, the PDB entry includes the coordinates of the repeating unit and the appropriate crystallographic and/or non-crystallographic symmetry operators required to generate the biological assembly.

For example, in the fiber diffraction structure of filamentous bacteriophage PF1, in entry 1ql2, the asymmetric unit contains 3 helices while the biological assembly is a helical virus, generated by applying matrices that represent the helical rotation and translation.

Biological Assembly Description in mmCIF and PDB Format Files

Instructions for Generating Biological Assemblies in mmCIF Format Files

In mmCIF format files, details about the structural elements that form each biological assembly are found in the pdbx_struct_assembly, pdbx_struct_assembly_gen and pdbx_struct_oper_list categories. The first two categories describe the generation of each biological assembly for the structure and present details about it, while the third one lists the transformations required for generating the biological assembly. The category pdbx_struct_assembly_gen links the transformations in pdbx_struct_oper_list with the chains to which they apply (note that the chain identifiers are the asym_ids used throughout the mmCIF file). Any specific biological assembly related remarks from the authors are stored in the struct_biol category.

A Simple Example - Entry 3c70

In the pdbx_struct_oper_list category, the 1_555 notation is crystallographic shorthand to describe a particular symmetry operator (the number before the underscore) and any required translation (the three numbers following the underscore). Symmetry operators are defined by the space group and the translations are given for the three-unit cell axis (a, b, and c) where 5 indicates no translation and numbers higher or lower signify the number of unit cell translations in the positive or negative direction. For example, 4_565 indicates the use of symmetry operator 4 followed by a one-unit cell translation in the positive b direction.

Example of a Viral Capsid -- Entry 2bfu

In the case of viruses and other complex assemblies with non-crystallographic symmetry, the biological assembly is more complex and may also be composed of many sub-assemblies. The data items in pdbx_struct_assembly list all the possible sub-assemblies, while those in _pdbx_struct_assembly_gen list the process of generating these assemblies. The struct_oper_list category gives a list of matrices (both crystallographic and non-crystallographic operators) required to create the various biological assemblies from the given coordinate file. This list also includes the matrices: "P" to transform the deposited coordinates to a standard point frame, and "X0" which is the transformation required to move the deposited coordinates into the crystal frame 2 . Thus, the deposited coordinates may be transferred to either the standard or crystal frames using these matrices.

The data category _pdbx_struct_oper_list is used for all viruses and holds the matrices for BIOMT records that appear in REMARK 350 of the PDB format file. In cases where the assembly definition listed in struct_oper_list requires sequential multiplication of matrices (example entry 1m4x), the pdbx_struct_oper provides the final list of matrices which are applied to the deposited coordinates. In all data blocks shown below, the matrices 5-58 were edited out for brevity. In addition to these categories, non-crystallographic symmetry (NCS) symmetry operators are listed in the _struct_ncs_oper category.

Please see the mmCIF dictionary for additional details and further information on the mmCIF format.

Instructions for Generating Biological Assemblies in PDB Format Files

In PDB format files, information about the biological assembly is given in REMARKs 300 and 350. REMARK 300 provides a free text remark regarding the biological assembly and may include specific comments provided by the author. REMARK 350, on the other hand presents all transformations (rotational and translational), both crystallographic and non-crystallographic, that are needed to generate the biological assembly. In addition to transformation information provided by the author, descriptions of potential assemblies that can be computationally determined are also provided when available. Author-provided and software-determined biological assemblies are marked appropriately.

A Simple Example - Entry 3c70

In the entry 3c70, REMARK 300 is a free text remark followed by REMARK 350 which includes the transformations required to generate the biological dimer from the deposited coordinates.

In this example, the asymmetric unit is composed of a single chain (chain A). The biological dimer is generated from two copies of the asymmetric unit. The first copy is identical to the deposited asymmetric unit (note the identity operation in green). The second copy is generated by applying a crystallographic symmetry operation consisting of a rotation matrix (red) and a translation vector (blue). Note that this biological assembly is both author provided and software (PISA) predicted.

An Example from a Viral Capsid -- Entry 2bfu

In this example the deposited coordinates include two chains (L and S) that comprise the icosahedral asymmetric unit (1/60th of the complete virus capsid). REMARK 300 is a free text remark while REMARK 350 provides the transformations required for generating the icosahedral virus. Note: matrices 5 through 58 in REMARK 350 have been omitted here for brevity.

The crystallographic asymmetric unit of entry 2bfu is composed of 10 chains (chains L, S and four other copies of each chain generated by the following matrices):

The first matrix is a unit matrix and corresponds to the deposited coordinates. Since these are already given in the PDB format file, they are flagged with "1" on the right hand side of the matrix. The other four matrices generate a five-fold symmetric sub-assembly of the virus.

Poznámka: Not all PDB or mmCIF coordinate files contain information regarding generation of the assumed biological assembly.

Displaying and Downloading Biological Assembly Coordinate Files

wwPDB-created coordinate files for the biological assemblies (or biological units) are archived in the directory ftp://ftp.wwpdb.org/pub/pdb/ data/biounit/coordinates.

These files can also be accessed from the RCSB PDB website. For any given entry, the default view on the Structure Summary page shows the biological assembly. The forward and backward arrows at the top of the visualization box allow toggling between the asymmetric unit and biological assembly images. In the case that there are multiple biological assemblies for the entry, the forward arrow can be used to browse through all of them. The biological assembly files can be downloaded from the "Download Files" menu options on the top right corner. For an example see entry 2bfu.

Specific databases, such as PISA 1 may also be used to study the biological assemblies of PDB entries.

Autori

Shuchismita Dutta, Rachel Kramer Green, and Catherine L. Lawson

Referencie

1 E. Krissinel and K. Henrick (2007) Inference of macromolecular assemblies from crystalline state. J. Mol. Biol. 372: 774-797.

2 C.L. Lawson, S. Dutta, J.D. Westbrook, K. Henrick, H.M. Berman (2008) Representation of viruses in the remediated PDB archive. Acta Cryst. D64: 874-882

O PDB-101

PDB-101 pomáha učiteľom, študentom a širokej verejnosti skúmať 3D svet proteínov a nukleových kyselín. Spoznávanie ich rozmanitých tvarov a funkcií pomáha pochopiť všetky aspekty biomedicíny a poľnohospodárstva, od syntézy bielkovín cez zdravie a choroby až po biologickú energiu.

Prečo PDB-101? Výskumníci z celého sveta sprístupňujú tieto 3D štruktúry voľne v archíve Protein Data Bank (PDB). PDB-101 vytvára úvodné materiály, ktoré pomôžu začiatočníkom začať s predmetom („101“, ako v kurze vstupnej úrovne), ako aj zdroje pre rozšírené vzdelávanie.


VarSite: Disease variants and protein structure

VarSite is a web server mapping known disease-associated variants from UniProt and ClinVar, together with natural variants from gnomAD, onto protein 3D structures in the Protein Data Bank. The analyses are primarily image-based and provide both an overview for each human protein, as well as a report for any specific variant of interest. The information can be useful in assessing whether a given variant might be pathogenic or benign. The structural annotations for each position in the protein include protein secondary structure, interactions with ligand, metal, DNA/RNA, or other protein, and various measures of a given variant's possible impact on the protein's function. The 3D locations of the disease-associated variants can be viewed interactively via the 3dmol.js JavaScript viewer, as well as in RasMol and PyMOL. Users can search for specific variants, or sets of variants, by providing the DNA coordinates of the base change(s) of interest. Additionally, various agglomerative analyses are given, such as the mapping of disease and natural variants onto specific Pfam or CATH domains. The server is freely accessible to all at: https://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/VarSite.

Kľúčové slová: 3D protein structure CATH ClinVar PDB Pfam UniProt VarMap VarSite disease variants gnomAD molecular interactions natural variants schematic diagrams.

© 2019 The Authors. Protein Science published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of The Protein Society.


Designer proteins helping biomedicine

Reblogging this blog post

Professor Meiering and her colleagues were able to incorporate both structure and function into the design process by using bioinformatics to leverage information from nature. They then analyzed what they made and measured how long it took for the folded, functional protein to unfold and breakdown.

Using a combination of biophysical and computational analyses, the team discovered this kinetic stability can be successfully modeled based on the extent to which the protein chain loops back on itself in the folded structure. Because their approach to stability is also quantitative, the protein’s stability can be adjusted to naturally break down when it is no longer needed.

Broom A, Ma SM, Xia K, Rafalia H, Trainor K, Colón W, Gosavi S, & Meiering EM (2015). Designed protein reveals structural determinants of extreme kinetic stability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112 (47), 14605-10 PMID: 26554002


WS-SNPs&GO: a web server for predicting the deleterious effect of human protein variants using functional annotation

Pozadie: SNPs&GO is a method for the prediction of deleterious Single Amino acid Polymorphisms (SAPs) using protein functional annotation. In this work, we present the web server implementation of SNPs&GO (WS-SNPs&GO). The server is based on Support Vector Machines (SVM) and for a given protein, its input comprises: the sequence and/or its three-dimensional structure (when available), a set of target variations and its functional Gene Ontology (GO) terms. The output of the server provides, for each protein variation, the probabilities to be associated to human diseases.

Výsledky: The server consists of two main components, including updated versions of the sequence-based SNPs&GO (recently scored as one of the best algorithms for predicting deleterious SAPs) and of the structure-based SNPs&GO(3d) programs. Sequence and structure based algorithms are extensively tested on a large set of annotated variations extracted from the SwissVar database. Selecting a balanced dataset with more than 38,000 SAPs, the sequence-based approach achieves 81% overall accuracy, 0.61 correlation coefficient and an Area Under the Curve (AUC) of the Receiver Operating Characteristic (ROC) curve of 0.88. For the subset of

6,600 variations mapped on protein structures available at the Protein Data Bank (PDB), the structure-based method scores with 84% overall accuracy, 0.68 correlation coefficient, and 0.91 AUC. When tested on a new blind set of variations, the results of the server are 79% and 83% overall accuracy for the sequence-based and structure-based inputs, respectively.


Pozadie

Protein structure data in Protein Data Bank (PDB) [1] are widely used in studies of protein function and evolution, and they serve as a basis for protein structure prediction. The number of entries in PDB has been increasing rapidly. However, there are two barriers in large-scale usage of PDB data, especially in an automatic fashion. The first barrier is that a large number of protein chains in PDB are highly similar in terms of sequence or structure. For example, many PDB files contain identical chains. Hence, a light version of PDB may be useful. In addition, PDB users often need to obtain a set of PDB chains satisfying some criteria such as structure resolution and sequence length, or they may need to select a representative from a group of similar sequences/structures. The second barrier in large-scale usage of PDB data is that many PDB files have issues due to inconsistency of data and standards as well as missing residues, so that automated retrieval and analysis are often difficult. For example, the sequence in a PDB header is sometimes inconsistent with that in the 3D coordinate part. Another example is that some residues in PDB are modified, and the residue types cannot be easily mapped to the original amino acids. One more issue is that many PDB files have incomplete coordinates containing some residues or atoms without 3D coordinates. This may be due to un-resolved electron density maps. However, it creates problems for a systematic data analysis of large-scale PDB files. Furthermore, if someone likes to perform molecular dynamics simulation or other computational analysis of a given PDB file, it may require preprocessing the file to add coordinates of missing atoms. If the pre-processed PDB files are readily available for download, it may help many simulation users.

Currently, several websites are available to address the first barrier. The PDB website itself can remove similar sequences with specific levels of mutual sequence identity. Other websites such as PDB-Select [2], ASTRAL [3], PDB-REPRDB [4] and PISCES [5] have similar functions, all of which allow users to download a pre-defined chain list or generate a customized list with some sequence or structure criteria. However, the derived chain lists from these websites are typically not updated weekly following the release of hundreds of PDB files each week. Release of non-redundant structure datasets is even slower. For example, the widely used protein structure classification database SCOP [6], which involves extensive manual annotations, was updated years ago (1.75 release in June 2009). It would be useful to incorporate automatic SCOP classification for newly released PDB files, even if the classification quality is suboptimal. In addition, the second barrier in large-scale usage of PDB data, as illustrated above, has not been addressed systematically.

In this paper, we introduce MUFOLD-DB which comprehensively integrates processed PDB data, predicted SCOP classification and additional computational data, e.g. DSSP [7] secondary structure and PSI-BLAST [8] sequence profile. MUFOLD-DB provides a friendly web interface for users to browse, search and download these data. Compared to other databases, MUFOLD-DB has the following unique features:

(1) Users can search a PDB sequence against several derived sequence databases by using BLAST with specified parameters and browse all the hit sequences.

(2) Users can generate a customized list from the entire PDB sequences by setting the filtering parameters, which include full or partial SCOP address, experimental method (e.g., X-Ray or NMR), sequence length, structure resolution (only applied to X-Ray structures), deposit date, and mutual sequence identity level from 90, 80 to 30 percent. This can be used for a non-redundant template database in developing protein energy function and template-based protein structure prediction.

(3) Users can input a list of chain names to browse the corresponding information and quickly get the representatives of the involved clusters after clustering with seven levels of mutual sequence identity, from 90 to 30 percent. This utility can be used to cluster a set of sequences to reduce redundancy.

(4) MUFOLD-DB carefully processes the PDB sequence and structure to provide users clean data which is much easier to manipulate than the original PDB files. Structures of missing regions with less than 7 residues in PDB chains are predicted by high-quality loop modelling using MODELLER [9], to help structure prediction and function analysis.

(5) Multiple data are provided for users to download including sequence, predicted SCOP classification, cleaned PDB format file, and PDB files with loop modelling. Pre-computed sequence and SCOP representative datasets are also provided. These files can be retrieved through a command line without going through a web browser.

(6) Users can view each chain in details. Besides the basic information from PDB files, evolutional information represented as sequence logo, secondary structure, disorder region, and three-dimensional structure visualization with JMol http://www.jmol.org are provided.

(7) The database is automatically updated every week following the weekly release of PDB.


Protein structures given in PDB and SNP's - Biology

Snímka experimentálnych údajov

  • Metóda: RTG DIFRAKCIA
  • Rozlíšenie: 2.59 Å
  • R-Value Free: 0.298 
  • Práca s hodnotou R: 0.244 
  • Zistená hodnota R: 0.246 

Overenie wwPDB   3D správa Úplná správa

Crystal structure of SARS-CoV-2 papain-like protease.

(2021) Acta Pharm Sin B 11: 237-245

  • PubMed: 32895623  Search on PubMedSearch on PubMed Central
  • DOI: 10.1016/j.apsb.2020.08.014
  • Primárna citácia súvisiacich štruktúr:  
    7CJD, 7CMD
  • PubMed Abstrakt: 

The pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) is changing the world like never before. This crisis is unlikely contained in the absence of effective therapeutics or vaccine. The papain-like protease (PLpro) of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) plays essential roles in virus replication and immune evasion, presenting a charming drug target .

The pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) is changing the world like never before. This crisis is unlikely contained in the absence of effective therapeutics or vaccine. The papain-like protease (PLpro) of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) plays essential roles in virus replication and immune evasion, presenting a charming drug target. Given the PLpro proteases of SARS-CoV-2 and SARS-CoV share significant homology, inhibitor developed for SARS-CoV PLpro is a promising starting point of therapeutic development. In this study, we sought to provide structural frameworks for PLpro inhibitor design. We determined the unliganded structure of SARS-CoV-2 PLpro mutant C111S, which shares many structural features of SARS-CoV PLpro. This crystal form has unique packing, high solvent content and reasonable resolution 2.5 Å, hence provides a good possibility for fragment-based screening using crystallographic approach. We characterized the protease activity of PLpro in cleaving synthetic peptide harboring nsp2/nsp3 juncture. We demonstrate that a potent SARS-CoV PLpro inhibitor GRL0617 is highly effective in inhibiting protease activity of SARS-CoV-2 with the IC 50 of 2.2±0.3 μmol/L. We then determined the structure of SARS-CoV-2 PLpro complex by GRL0617 to 2.6 Å, showing the inhibitor accommodates the S3-S4 pockets of the substrate binding cleft. The binding of GRL0617 induces closure of the BL2 loop and narrows the substrate binding cleft, whereas the binding of a tetrapeptide substrate enlarges the cleft. Hence, our results suggest a mechanism of GRL0617 inhibition, that GRL0617 not only occupies the substrate pockets, but also seals the entrance to the substrate binding cleft hence prevents the binding of the LXGG motif of the substrate.

Organizačná príslušnosť

NHC Key Laboratory of Systems Biology of Pathogens, Institute of Pathogen Biology, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100730, China.


Protein structures given in PDB and SNP's - Biology

Database that groups biomedical literature, small molecules, and sequence data in terms of biological relationships.

A centralized page providing access and links to resources developed by the Structure Group of the NCBI Computational Biology Branch (CBB). These resources cover databases and tools to help in the study of macromolecular structures, conserved domains and protein classification, small molecules and their biological activity, and biological pathways and systems.

A collection of sequence alignments and profiles representing protein domains conserved in molecular evolution. It also includes alignments of the domains to known 3-dimensional protein structures in the MMDB database.

Contains macromolecular 3D structures derived from the Protein Data Bank, as well as tools for their visualization and comparative analysis.

K stiahnutiu

Táto stránka poskytuje úplné dátové záznamy pre CDD spolu s individuálnymi pozičnými skórovacími matricami (PSSM), sekvenciami mFASTA a anotačnými údajmi pre každú konzervovanú doménu. Úplné podrobnosti nájdete v súbore README.

Táto stránka obsahuje údaje ASN.1 pre všetky záznamy v MMDB spolu s údajmi o zarovnaní VAST a neredundantnými súbormi údajov PDB (nr-PDB). Ďalšie informácie nájdete v súbore README.

Nástroje

A stand-alone application for classifying protein sequences and investigating their evolutionary relationships. CDTree can import, analyze and update existing Conserved Domain (CDD) records and hierarchies, and also allows users to create their own. CDTree is tightly integrated with Entrez CDD and Cn3D, and allows users to create and update protein domain alignments.

A stand-alone application for viewing 3-dimensional structures from NCBI's Entrez retrieval service. Cn3D runs on Windows, Macintosh, and UNIX and can be configured to receive data from most popular web browsers. Cn3D simultaneously displays structure, sequence, and alignment, and has powerful annotation and alignment editing features.

Displays the functional domains that make up a given protein sequence. It lists proteins with similar domain architectures and can retrieve proteins that contain particular combinations of domains.

Identifies the conserved domains present in a protein sequence. CD-Search uses RPS-BLAST (Reverse Position-Specific BLAST) to compare a query sequence against position-specific score matrices that have been prepared from conserved domain alignments present in the Conserved Domain Database (CDD).

The Related Structures tool allows users to find 3D structures from the Molecular Modeling Database (MMDB) that are similar in sequence to a query protein. Although the query protein may not yet have a resolved structure, the 3D shape of a similar protein sequence can shed light on the putative shape and biological function of the query protein.

A computer algorithm that identifies similar protein 3-dimensional structures. Structure neighbors for every structure in MMDB are pre-computed and accessible via links on the MMDB Structure Summary pages. These neighbors can be used to identify distant homologs that cannot be recognized by sequence comparison alone.


Pozri si video: Enovelamento proteico. (Jún 2022).