חקירת חלבון רצף-מבנה-דינמיקה יחסים עם Bio3D-web

המטרה הכוללת של Bio3D-web היא לאפשר ניתוח אינטראקטיבי של רצף, מבנה ומגוון אישור של משפחות חלבונים. Bio3D-web היא אפליקציית אינטרנט חדשה שיכולה לעזור לנו להבין את הקשרים בין רצף, מבנה ודינמיקה בתוך משפחות חלבונים גדולות. היתרון העיקרי של Bio3D-web הוא שהוא מספק ניתוח רצף, מבנה ודינמיקה מקוון אינטראקטיבי וניתן לשחזור שאינו דורש ידע קודם בתכנות מצד המשתמש.

כדי להזין מבנה לניתוח, השג את מזהה ה-PDB של אדנילט קינאז על ידי חיפוש במסד הנתונים של החלבונים. הזן את מזהה ה-PDB באורך ארבעה תווים עבור אדנילט קינאז או הדבק רצף חלבון בתיבת הטקסט של מבנה הקלט או לוח הרצף. לחץ על כפתור בחירת הלהיט הבא הכחול בחלונית הראשונה, או פשוט גלול מטה לבחירת הפגיעה בחלונית B לניתוח נוסף.

ודא שמחוון הגבלת המספר הכולל של מבנים כלולים מוגדר לערך המרבי שלו כדי לכלול את כל המבנים מעל החיתוך. הורד את סף ההכללה BitScore כדי לכלול כניסות הקשורות רחוקות יותר או הגדל אותו כדי לא לכלול. ודא שהלהיטים שנבחרו מייצגים מבנים רלוונטיים על-ידי בדיקת פרטי הטבלה כגון שם PDB, מינים וליגנדים קשורים.

לחץ על כרטיסיית היישור כדי לבצע יישור רצף של המבנים שנבחרו מכרטיסיית החיפוש. קיימת הופעה פוטנציאלית של שגיאות יישור, במיוחד כאשר מנתחים חלבונים הקשורים רחוקים יותר, כגון כאשר דמיון הרצף נמוך מ-30%בדוק תמיד ותקן את יישור הרצף בלשונית היישור. סקור את סיכום היישור בסיכום היישור של לוח A.

ודא שאזורי העניין מיושרים ואינם מוסווים על ידי רווחים במבנה אחד או יותר. לחץ על כפתור הניתוח הבא הכחול כדי לבצע ניתוח אשכולות מבוסס רצף של המבנים שנאספו. לאחר מכן, לחץ על כפתור השימור הבא הכחול כדי לחשב את שימור השאריות לפי עמודות.

בחר את ערכות המבנים המיושרים כדי ליצור עלילה של שימור השאריות בכל מיקום יישור. בצע סופר-אימפוזיציה של מבנה על-ידי כניסה לכרטיסייה התאמה. ודא שמבני החלבון מונחים על גבי אזורים מתאימים ורלוונטיים על ידי בדיקה חזותית.

לחץ וגרור את העכבר מעל המבנה כדי לסובב, וגלול כדי להגדיל. התאם את צביעת המבנים על ידי לחיצה על אפשרויות הצבע. לאחר מכן, לחץ על כפתור הניתוח הבא הכחול כדי לבצע אשכולות מבוססי מבנה של מבני ה-PDB שנאספו.

החלף את מפת החום RMSD בתפריט הנפתח של אפשרויות העלילה. לחץ על כפתור RMSF של הקן הכחול כדי להציג את שונות המבנה של כל שאריות עם רכיבי מבנה משניים עיקריים המוצגים באזורים השוליים של ציר ה-X. בצע ניתוח רכיבים עיקריים על ידי כניסה לכרטיסייה PCA.

כדי להמחיש את הרכיבים העיקריים, החלף את תיבת הסימון הצג מסלול מחשב כדי להמחיש תנועות המתוארות על-ידי הרכיבים העיקריים באמצעות כלי ההדמיה בדפדפן. ודא שהרכיב העיקרי הראשון נבחר מהתפריט הנפתח הראשון. כדי להמחיש את התנועות המתוארות על-ידי רכיבים עיקריים אחרים, בחר את המחשב הרצוי מהתפריט הנפתח בחר רכיב ראשי.

הקרן את המבנים הבודדים על שני מחשבים נבחרים על ידי לחיצה על כפתור העלילה הבא הכחול. ודא שמחשב בציר X מוגדר לאחד ומחשב בציר Y לשניים. כדי להקרין את המבנים על רכיבים עיקריים אחרים, התאם את מספור המחשב בהתאם.

לחץ על נקודות בודדות בתרשים כדי לתייג את המבנים. לחלופין, הדגש מבנה אחד או יותר בטבלה הערת עלילת קונפורמטור PCA מתחת לעלילה. חשב את תרומות השאריות לרכיבים העיקריים הבודדים על-ידי לחיצה על הלחצן הכחול הבא תרומות שאריות.

התווה את התרומות עבור רכיבים עיקריים נוספים על-ידי הכללת מספר המחשב בתיבת הטקסט בחר רכיב עיקרי. לחץ על הכרטיסייה eNMA כדי להתחיל את חישוב המצב הרגיל. התאם את מספר המבנים על ידי הורדה או הגדלה של החתך להכללה או אי הכללה של מבנה.

לחץ על הרכב הריצה הירוקה NMA כדי להתחיל בחישוב ניתוח המצב הרגיל. גלול מטה אל הפאנל השני של הכרטיסייה eNMA, הנקרא הדמיית מצבים רגילים, להדמיה של המצבים הרגילים. לחץ על כפתור התנודות הבא הכחול כדי לחשב את תנודות השאריות של מבנים שנבחרו לניתוח מצב רגיל של אנסמבל.

החלף את האשכול ב-RMSD כדי לצבוע את פרופילי התנודות לפי אשכולות מבוססי RMSD. החלף את תיבת הסימון קווי פריסה כדי להתוות את פרופילי התנודות המקובצים בנפרד זה מזה. לאחר מכן, לחץ על הכפתור הכחול הבא PCA לעומת NMA כדי לחשב את הדמיון בין המצבים הנורמליים הבודדים לרכיבים העיקריים.

לחץ על הכפתור הבא הכחול בתחתית כדי להפיק דוח של תוצאות ניתוח, קלט מוגדר על ידי המשתמש ובחירות פרמטרים. ניתן להוריד את הדוח בתבניות PDF, Word ו-HTML הניתנות לשיתוף. הדוח כולל גם קישור לביקור חוזר במפגש הניתוח במועד מאוחר יותר, אותו ניתן לשתף גם עם משתפי פעולה.

מוצגים כאן מבני PDB זמינים של אדנילט קינאז המונחים על גבי הליבה הקבועה שזוהתה. המבנים צבועים בהתאם לאשכולות מבוססי RMSD המסופקים בכרטיסיית ההתאמה. הדמיה של הרכיבים העיקריים זמינה מלשונית PCA כדי לאפיין את הווריאציות הקונפורמציה העיקריות במערך הנתונים.

כאן, המסלול המתאים למרכיב העיקרי הראשון מוצג בייצוג שפופרת המראה את תנועת הסגירה בקנה מידה גדול של החלבון. מבנים מוקרנים על שני המרכיבים העיקריים הראשונים שלהם בתרשים קונפורמטור המציג ייצוג ממדי נמוך של השונות הקונפורמטיבית. כל נקודה או מבנה נצבעים על פי קריטריונים שצוינו על ידי המשתמש, במקרה זה, תוצאות אשכולות מבוססות PCA.

ניתוח מצב רגיל בכרטיסייה eNMA מציע דינמיקה מקומית וגלובלית משופרת עבור מבנים במצב פתוח בהשוואה למצב סגור. ניתן להשתמש ב-Bio3D-web כדי לחקור מערכי רצפים ומבנים ולעזור להבין מגמות כלליות במשפחת החלבונים המעניינים תוך דקות. Bio3D-web ha עזר לי ליידע ניתוח מבני של משפחת העל קינזין.

Bio3D-web מספק זרימת עבודה מלאה לחקירה מותאמת אישית מלאה של קשרי רצף-מבנה-דינמי. זרימת עבודה זו מספקת פונקציונליות למיפוי יחסי התאמה הדדית עם PCA והשוואה כמותית של דינמיקה מקומית וגלובלית על פני קבוצות גדולות של מבנים הטרוגניים באמצעות אנסמבל NMA. צפוי שרוב החוקרים ישתמשו ב-Bio3D-web כדי להבין מגמות כלליות במשפחת החלבונים המעניינת אותם, מה שיכול להוות בסיס לניתוחים מיוחדים נוספים.

לכן Bio3D-web מתוכנן ככלי ליצירת השערות עם דוחות סיכום הניתנים לשיתוף הכוללים את כל הפרמטרים המוגדרים על ידי המשתמש. התוצאות מ-Bio3D-web ניתנות להורדה ותואמות באופן מלא לחבילת Bio3D-R לניתוח מעמיק נוסף. מבנים רבים זמינים כיום עבור משפחת חלבונים נתונה, לעתים קרובות נקבעים בתנאים שונים.

השוואה בין מספר רב של מבנים אלה יכולה לספר לנו על מנגנונים מבניים קריטיים לתפקודם, כגון קשירת ליגנד, קטליזה וויסות אלוסטרי. Bio3D-web נגיש באופן נרחב וקל לשימוש ללא כל התקנות תוכנה ייעודיות או לימוד שפת תכנות חדשה. Bio3D-web נתמך בכל הדפדפנים העיקריים.

קוד מקור מלא והוראות התקנה להתקנה מקומית זמינים ללא עלות.