Занятие 1: Знакомство с программой PyMol¶

Установка PyMol¶

установка происходит в два шага:

1. Надо установить Python для x86_64, ссылка
2. Установить сам PyMol файл pymol-1.5.0.3.win-amd64-py2.7 с этой страницы

Общая информация¶

Много интересного можно найти на сайте "PymolWiki':http://www.pymolwiki.org/index.php/Main_Page

Разумно вести протокол в виде HTML-странички. Но можно и в текстовом редакторе.

• Создайте рабочую директорию ....../Practice1, а в ней файл протокола 3Dstructure.html или 3Dstructure.doc.
• Скопируйте в созданную директорию файл директории банка PDB c идентификатором 1MBN, Myoglobin.
• Создайте на рабочем столе иконку для программы !PyMol и запустите программу.

1. Посмотрите, как выглядит Ваш белок!¶

Запустите программу PyMol. В меню программы выберите File => Open, найдите в своей рабочей директории файл хххх.pdb и откройте его программой PyMol - в окне появится условное изображение вашего белка в проволочной модели. Поводите мышью по окну, удерживая сначала левую, затем правую кнопку мыши, попробуйте удерживать нажатым колёсико .

2. Работа в командном окне. Разные типы моделей структуры.¶

При запуске программы PyMol, кроме графического, открывается окно с меню. Попробуйте выполнить простейшие команды, всё равно в каком окне:

as lines
as sticks
as cartoon
as ribbon 
as spheres

Каждый раз смотрите, что происходит с изображением в графическом окне.
Щелкните правой кнопкой мыши по изображению какого-нибудь атома в графическом окне - изучите описание этого атома.
Изучите работу кнопки "S" (Режим просмотра/Вид) графического окна. Модели 3D структур белков бывают шариковые, проволочные, шарнирные и ленточные, посмотрите, как эти типы моделей обозваны в меню.
Экспортируйте изображение шариковой модели структуры в графический файл all.png.

3. Определите, какие молекулы есть в заданной структуре.¶

Создайте в протоколе ((http://kodomo.fbb.msu.ru/FBB/year_10/term1/PDBtemplate.html шаблон описания документа PDB)). Откройте ваш pdb-файл для просмотра с помощью notepad или аналога, найдите в документе PDB данные, необходимые для заполнения полей шаблона. Заполните шаблон.

(*) Если Вы обнаружили какие-либо расхождения того, что можно видеть посредством PyMol (т.е., координат атомов) с тем. что описано в поле SEQRES pdb-файла, отметьте это в комментариях к соответствующей строке описания документа PDB .

4. Создайте скрипт, последовательно генерирующий заданные изображения структуры.¶

Сначала попробуйте создать простой текстовый скрипт. Сохраните его в отдельном файле proba.pml и проверьте, что он работает, и только потом приступайте к созданию основного скрипта exercise1.pml.

Откройте файл exercise1.pml в редакторе (notepad). Введите команду/команды в командное окно PyMol. Если команды создают требуемое изображение, добавьте их в скрипт.
Внимание! Не все команды, задаваемые кнопками меню, отображаются в командном окне!

Скрипт должен порождать следующие картинки:

1. всю структуру в шариковой модели;
2. структуру только белка в остовной модели;
3. структуру только белка в ленточной модели;
4. изображение всех компонентов структуры;
   • лиганды из 2-х и более атомов, а также ДНК – в шарнирной модели с раскраской по атомам (шарнирной моделью будем называть наложение шариковой и проволочной моделей такое, что размер "проволочек" примерно вдвое меньше размера "шариков");
   • молекулы воды и одноатомные лиганды - в шариковой модели; эту картинку экспортируйте в графический файл all_components.png;
5. изображение концевых остатков у одной полипептидной цепи;
   • получите изображение в остовной модели только какой-нибудь одной полипептидной цепи;
     N- и С-концевые аминокислотные остатки покажите в шарнирной модели, подпишите их названия и номера;
     представьте аминогруппу N-концевого остатка и атомы кислорода карбоксильной группы С-концевого в шариковой модели (с большим диаметром шариков, чем для остальных атомов); подпишите их названия.

Дополнительные упражнения.¶

5. Опишите общую форму заданного белка и оцените его размеры.¶

Получите одноцветное изображение белковой части структуры в шариковой модели. Покрутите структуру, выберите ракурс и опишите в протоколе, на что это похоже (на шар, цилиндр, гриб, гвоздь...?)

Для измерения характерных размеров структуры используйте кнопки меню "Wizard"=>"Measurements" . На экране должна появиться пунктирная линия с указанием расстояния между точками в A. В командном окне можно увидеть, между какими атомами было измерено расстояние. Результаты занесите в протокол.

Для того, чтобы понять, маленький или большой белок Вам задан, очень полезно выполнить следующие расчеты. Аппроксимируйте белок сферой, радиус которой выберите на основании проведенных измерений. Допускается аппроксимация цилиндром или другой подходящей геометрической фигурой. Попробуйте ответить на следующие вопросы.
Сколько молекул Вашего белка поместится в одной клетке Escherichia coli, если аппроксимировать клетку цилиндром r=0.5µm и h=2µm ?

Предположим, что все 4400 белков кишечной палочки были синтезированы одновременно и в равных количествах. Предположим, что размеры всех белков одинаковы и равны размерам Вашего белка. Предположим, что в клетке ничего нет, кроме белков. Сколькими молекулами будет представлен каждый белок?

Предел разрешения светового микроскопа оценивается как λ/2, где λ - длина волны. Сколько молекул белка потребуется, чтобы создать объект, видимый под световым микроскопом?