Hướng dẫn sử dụng chương trình pymol

Hướng dẫn sử dụng chương trình pymol để xem cấu trúc 3D của protein, cũng như xuất ra hình ảnh 3D và xem tương tác giữa chúng. Đến năm 2009, gần một phần tư tất cả các hình ảnh được công bố về cấu trúc protein 3D trong các tài liệu khoa học đã được thực hiện bằng cách sử dụng PyMOL. Pymol hiện có tại địa chỉ: www.pymol.org với các phiên bản cài đặt đơn giản cho các hệ điều hành Windows, Linux và MacOS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC SEMINAR HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM XEM CẤU TRÚC PROTEIN PYMOL Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2018 • Thao tác cấu trúc phân tử protein • Liên kết hai protein NỘI DUNG • Xem cấu trúc phân tử protein 3D Pymol gì?  PyMOL phần mềm máy tính, hệ thống hiển thị phân tử tạo Warren Lyford DeLano  PyMOL có chức năng: - Xem cấu trúc phân tử 3D - Xuất hình ảnh phân tử 3D - So sánh hai cấu trúc phân tử - Tạo phân tử động - Phát triển ngơn ngữ lập trình Python  Đến năm 2009, gần phần tư tất hình ảnh công bố cấu trúc protein 3D tài liệu khoa học thực cách sử dụng PyMOL  Pymol có địa chỉ: www.pymol.org với phiên cài đặt đơn giản cho hệ điều hành Windows, Linux MacOS Giao diện Pymol • Khi Pymol mở, có cửa sổ xuất hiện: - Cửa sổ nhỏ hơn: gọi "Giao diện bên ngồi" chứa trình đơn (Tệp, Chỉnh sửa, Trợ giúp, Hiển thị, v.v.), nút tắt cho lệnh phổ biến dòng lệnh - Cửa sổ thứ hai PyMOL Viewer, nơi phân tử xuất Trong Trình xem, mơ hình 3D hiển thị người dùng tương tác (ví dụ: xoay) thao tác mơ hình Thanh menu Cửa sổ nhỏ Dòng lệnh Pymol Viewer Danh sách đối tượng Dòng lệnh BẢNG ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ XEM- CONTROL PANEL • A – Actions (Hành động) : Đổi tên, chép, xóa, áp dụng giá trị đặt trước (như "bóng dính" "xuất bản"), thực tính tốn • S – Show (Chế độ xem) : Thay đổi cách phân tử xuất hiện, ví dụ thay đổi thành chế độ xem hoạt hình • H - Hide (Ẩn): H ngược lại với S, ẩn chế độ xem khơng mong muốn • L - Label (Nhãn): Nhãn nguyên tử, dư lượng, v.v • C – Color (Màu sắc): Thay đổi màu nguyên tử, vùng phân tử Mở file ảnh • Cách 1: - Tải file hình ảnh protein PDB máy - Trên menu: File  Open  Chọn tệp tải - PyMOL đọc định dạng tệp sau: ".ent", ".pdb", ".mol", ".xplor", ".mmod", ".ccp4", ".r3d", ".trj" " pse " • Cách 2: - Vào PDB, tìm protein muốn xem, xem PDB ID protein - Trên cửa sổ nhỏ Pymol: Gõ lệnh fetch_ Ví dụ: Mã Insullin 1ZNI, gõ lệnh: fetch 1ZNI Hình ảnh 3D protein xuất Điều chỉnh chế độ xem Show: Hiển thị • Cách 1: Tại bảng điều khiển chế độ xem, chọn nút S, menu nhỏ ra, chọn chế độ hiển thị muốn xem như: cartoon, lines, sticks, ribbon, surface,… • Cách 2: Gõ lệnh vào lệnh Show_ Hide: Ẩn • Cách 1: Tại bảng điều khiển chế độ xem, chọn nút H, menu nhỏ ra, chọn chế độ hiển thị muốn ẩn như: cartoon, lines, sticks, ribbon, surface,… ẩn tất : everything 10 Đặt tên cho đối tượng (rename): - Bước 1: + Cách 1: Kéo chọn trình tự cần đặt tên bảng hiển thị + Cách 2: Gõ lệnh : “sele resi vị trí đầu – vị trí cuối” Vd: Chọn trình tự amino acid từ 191 đến 211, gõ lệnh: Sele resi 191-211 - Bước 2: Đặt tên + Tại thẻ sele: Chọn Action (A)  rename selection Bên hình hiển thị xuất hiện: + Gõ tên cần đặt vào  Enter VD: Renaming sele to: 191-211 - Kết quả: Đo khoảng cách đo góc PyMOL  Ứng dụng: xem khoảng cách, góc, dự đốn hình thành liên kết S-S, Hidro… Cách tiến hành: Wizard  Measurement bảng lệnh measurement góc bên phải cửa sổ hiển thị protein  Đo khoảng cách: + Áp dụng để đo khoảng cách acid amin chuỗi protein + Ở dòng đầu tiên, chọn Distances  Click chuột để chọn acid amin muốn đo khoảng cách + Đơn vị khoảng cách Amstrong + Mẹo: Nếu muốn chọn đo khoảng cách aa cụ thể, đổi màu aa để bật chuỗi protein  Đo góc + Áp dụng để đo góc tạo thành nguyên tử kề + Ở dòng đầu tiên, chọn Angles  Click chuột để chọn nguyên tử kề muốn đo góc + Mẹo: để đo góc, nên hiển thị cấu trúc protein dạng lines 23 Ligand • thực chức sinh học định ĐỊNH NGHĨA CÁC LOẠI LIGAND TRONG BÀI Ligand thành phần hình thành phức hợp với phân tử sinh học khác để • • • • • • MN: manganese (ii) ion GOL: Glycerol SO4: sulfate ion TAM: tris(hydroxyethyl)aminomethane ANP: phosphoaminophosphonic acid-adenylate ester ACT: acetate ion 24 Mục tiêu Sự bám ligand-receptor do: • Liên kết ion • Liên kết hydrogen • Liên kết Van der Waals  Khảo sát tính bền tương tác ligand – receptor thông qua liên kết hidro 25 Chọn ligand mục tiêu (TAM) Làm bật Đổi màu 26 Phân loại mạnh yếu liên kết Dựa vào khoảng phân tử cho nhận: • Mạnh: 2.3-2.5 Angstrong • Trung bình: 2.5 – 3.2 Angstrong • Yếu: 3.2-4 Angstrong  Phân tử cho nhận không nằm đường thẳng khoảng cách phân tử cho nhận thường ngắn khoảng cách liên kết hidro  3.0 Angstrong coi LK mạnh 27 Khảo sát độ mạnh yếu LK hidro TAM • Bước 1: Set dòng lệnh: set h_bond_cutof_center, 3.0  Mục đích: loại bỏ liên kết mà khoảng cách phân tử > Angstron 28 Khảo sát độ mạnh yếu LK hidro TAM (tt) Bước 2: Kết  Đây liên kết hidro mạnh tồn sau set khoảng cách 29 Khảo sát độ mạnh yếu LK hidro TAM (tt) • Bước 1: Set dòng lệnh: set h_bond_cutof_center, 2.0 • Bước 2: tương tự • Kết   LK hidro sau giảm xuống Angstron Khoảng cách phân tử liên kết khoảng từ 2-3 Angstron 30 Liên kết hai protein • Bước 1: nhập protein cần xem khả liên kết • Nhập lệnh: fetch “tên protein” • • • Show => cartoon (chuyển sang chế độ xem mơ hình cấu trúc bậc 2) • • Actions => align => to molecule => “protein cần liên kết” • Bước 2: điều chỉnh chế độ xem phù hợp Hide => lines ( ẩn liên kết phụ) Hide => waters ( ẩn gốc nước) • Bước 3: liên kết protein Hoặc Actions => align => to selection => “ vị trí muốn liên kết” 31 32 Antibody (Fab) Ebola virus glycoprotein (GP1 & GP2) 33 34 98 A 508,509 J CẢM ƠN ... Phát triển ngơn ngữ lập trình Python  Đến năm 2009, gần phần tư tất hình ảnh công bố cấu trúc protein 3D tài liệu khoa học thực cách sử dụng PyMOL  Pymol có địa chỉ: www .pymol. org với phiên cài... điều hành Windows, Linux MacOS Giao diện Pymol • Khi Pymol mở, có cửa sổ xuất hiện: - Cửa sổ nhỏ hơn: gọi "Giao diện bên ngồi" chứa trình đơn (Tệp, Chỉnh sửa, Trợ giúp, Hiển thị, v.v.), nút tắt... protein NỘI DUNG • Xem cấu trúc phân tử protein 3D Pymol gì?  PyMOL phần mềm máy tính, hệ thống hiển thị phân tử tạo Warren Lyford DeLano  PyMOL có chức năng: - Xem cấu trúc phân tử 3D - Xuất