Reporter kąta dwuściennego obszaru objętości

Reporter kąta dwuściennego obszaru objętości
Treść
Opis	Serwer weryfikacji struktury
Kontakt
Centrum Badań	University of Alberta i Centrum Innowacji Metabolomiki
Laboratorium	dr David Wishart
Podstawowy
dostęp do cytowań
Format danych	Wprowadzanie danych : plik(i) współrzędnych PDB; Dane wyjściowe : Dane tekstowe i graficzne dotyczące cech struktury i jakości białek
Strona internetowa	http://vadar.wishartlab.com/
Różnorodny
Częstotliwość udostępniania danych ;	Co 1-2 lata z okresowymi poprawkami i aktualizacjami
Polityka kuracji	Ręcznie wyselekcjonowane

Volume, Area, Dihedral Angle Reporter ( VADAR ) to ogólnodostępny serwer sieciowy do walidacji struktury białek, który został opracowany we współpracy dr Briana Sykesa i dr Davida Wisharta z University of Alberta . VADAR składa się z ponad 15 różnych algorytmów i programów do oceny i walidacji struktur peptydowych i białkowych na podstawie danych współrzędnych PDB . VADAR jest w stanie określić strukturę drugorzędową (przy użyciu trzech różnych algorytmów), identyfikując i klasyfikując sześć różnych typów obroty beta , wyznaczanie i obliczanie siły wiązań wodorowych C=O -- NH, obliczanie powierzchni dostępnej dla reszty (ASA), obliczanie objętości pozostałości, wyznaczanie szkieletu i kątów skręcenia łańcucha bocznego (kąty phi, psi, omega i chi), ocena lokalnej jakości struktury (poprzez liczne wskaźniki jakości), ocena globalnej jakości struktury i identyfikacja „odstających” pozostałości (reszt o nietypowych cechach strukturalnych). Wyniki zostały potwierdzone poprzez obszerne porównanie z opublikowanymi danymi i staranną kontrolę wizualną. VADAR generuje zarówno dane tekstowe, jak i graficzne, przy czym większość danych ilościowych jest prezentowana w łatwych do przeglądania tabelach. W szczególności dane wyjściowe VADAR są prezentowane w pionowym formacie tabelarycznym z większością danych sekwencyjnych, numeracją reszt i wszelkimi innymi obliczonymi właściwościami lub cechami przedstawionymi od góry do dołu, a nie od lewej do prawej.

Identyfikacja struktury drugorzędowej

VADAR identyfikuje i przypisuje drugorzędową strukturę białka za pomocą 3 różnych algorytmów. Te trzy metody są następnie łączone w celu utworzenia konsensusowego struktury drugorzędowej . Zidentyfikowano tylko 3 typy struktury drugorzędowej : helisy są oznaczone literą „H”, nici beta są oznaczone literą „B”, a cewki lub regiony nieustrukturyzowane są oznaczone literą „C”. Przypisania struktury drugorzędowej dla każdej reszty są wymienione w kolumnie oznaczonej SCND STRUC. Pierwsza struktura drugorzędowa metoda identyfikacji (która pojawia się w kolumnie 1) wykorzystuje metodę maskowania geometrycznego, która została po raz pierwszy opisana przez Richardsa i Kundrota z niewielkimi modyfikacjami. Druga metoda (która pojawia się w kolumnie 2) wykorzystuje dwuścienne szkieletu do identyfikacji elementów struktury drugorzędowej w sposób początkowo opisany przez Levitta i Greera, a także Chou i Fasmana. Trzecia struktura drugorzędna metoda identyfikacji wykorzystuje wzorce wiązań wodorowych (w połączeniu ze zmierzonymi kątami dwuściennymi) do identyfikacji helis, nici beta i obszarów cewek. Ta trzecia metoda jest nieco podobna do metody pierwotnie opisanej przez Kabscha i Sandera. Wynik netto lub konsensusowa struktura drugorzędowa jest ważoną kombinacją każdej z trzech metod. Metoda VADAR struktury drugorzędowej generalnie identyfikuje wyższy odsetek elementów struktury drugorzędowej niż algorytm DSSP (64% helis i nici beta dla VADAR w porównaniu z 51% helis i nici beta dla DSSP). W szczególności VADAR struktur drugorzędowych wydają się być bardziej zgodne ze strukturami drugorzędowymi identyfikowanymi przez oględziny (tj. przypisania autorów), przez STRIDE (inny algorytm przypisywania struktur drugorzędowych ) lub za pomocą niezależnych metod (tj. metod NOE opartych na NMR).

Obliczanie dostępnej powierzchni

Dostępna powierzchnia jest miarą ekspozycji pojedynczych atomów lub pozostałości na działanie rozpuszczalnika (mierzona w angstremach kwadratowych). Odpowiada powierzchni atomu (lub pozostałości), do której cząsteczka wody może się dostać lub której może dotknąć. W VADAR dostępna powierzchnia (ASA) dla każdej reszty jest przedstawiona w dwóch różnych nagłówkach kolumn: RES ASA (reszta ASA) i FRAC ASA (frakcja ASA). Dane wymienione w kolumnie RES ASA odnoszą się do „resztkowych dostępnych powierzchni ” mierzonych w angstremach kwadratowych. Dane wymienione w kolumnie FRAC ASA odnoszą się do pozostałości ułamkowej dostępne powierzchnie (wartość z przedziału od 0 do 1,0). Odsłonięte, zewnętrzne, nieuporządkowane zwoje lub reszty hydrofilowe mają zazwyczaj duże ułamkowe dostępne powierzchnie (> 0,5), podczas gdy reszty hydrofobowe, arkusze beta lub wewnętrzne mają małe ułamkowe dostępne powierzchnie (<0,2). Ułamkowe dostępne powierzchnie oblicza się, dzieląc obserwowane dostępne powierzchnie danej pozostałości przez obliczone dostępne powierzchnie dla tej reszty w wydłużonym tripeptydzie Gly-Xaa-Gly (gdzie Xaa jest resztą będącą przedmiotem zainteresowania). VADAR podaje, że dostępne powierzchnie to wartości zarówno dla całej reszty aminokwasowej, jak i dla łańcuchów bocznych aminokwasów. pola powierzchni są również obliczane dla atomów naładowanych (N, O), atomów polarnych (N, O, S) oraz dla atomów niepolarnych (C). Informacje te można wykorzystać do obliczenia pola powierzchni naładowanej, polarnej i niepolarnej. dostępnych powierzchni są szczególnie przydatne w ocenie struktury białek, walidacji struktury białek i obliczeniach termodynamicznych. Wartości obliczone dla dostępne powierzchnie (ASA) zależą w decydującym stopniu od wyboru lub wyboru promienia atomowego lub promienia Van der Waalsa. Różne metody i różni autorzy zalecali stosowanie różnych promieni atomowych . W rezultacie VADAR zapewnia kilka możliwości wyboru atomowych lub promieni Van der Waalsa .

Obliczanie kątów skrętu kręgosłupa i łańcucha bocznego

Kąty skręcenia białek oblicza się dla phi, psi, omega (co odpowiada wiązaniu peptydowemu) i chi1 (kąt skręcenia pierwszego łańcucha bocznego) stosując standardowe definicje IUPAC . Wartości te są wymienione w czterech różnych nagłówkach kolumn: PHI, PSI, OMEGA i CHI1. Wszystkie kąty skręcenia podano w stopniach. Kąty skrętne są bardzo użytecznym wskaźnikiem stereochemii i jakości stereochemicznej struktury białka , przy czym większość białek wysokiej jakości wykazuje stosunkowo ciasne skupienie kątów phi/psi i stosunkowo niewielkie odchylenie kątów omega.

Wyznaczanie obrotów beta

Zwoje beta to inny rodzaj „krótkich” lub lokalnych struktur drugorzędowych , który różni się od bardziej powszechnych helis, arkuszy beta lub przypadkowych zwojów . Zwroty beta są dość liczne (15%) i są bardzo ważnymi strukturami drugorzędowymi w białkach. W szczególności skręty beta odgrywają kluczową rolę w definiowaniu topologii białek . Prawdopodobnie odgrywają również rolę w inicjowaniu wczesnych zdarzeń upakowania podczas procesu fałdowania białka. W turach VADAR beta są identyfikowane pod nagłówkiem BTURN przy użyciu standardowego zapisu cyframi rzymskimi (I = typ I, II = typ II itd.). W systemie VADAR skręty beta są identyfikowane za pomocą kombinacji różnych informacji, w tym danych dotyczących wiązań wodorowych, lokalizacji wcześniej zidentyfikowanych struktur drugorzędowych oraz wartości ich lokalnych kątów dwuściennych. W VADAR klasyfikacja i nomenklatura stosowana dla zwrotów beta jest zgodna z definicjami zaproponowanymi przez Wilmota i Thorntona.

Obliczanie objętości reszty aminokwasowej

Ze względu na siłę van der Waalsa atomy zajmują przestrzeń, co uniemożliwia innym atomom przechodzenie przez siebie. Ta przestrzeń lub objętość 3D jest nazywana objętością wykluczoną. Objętość wykluczona jest zdefiniowana jako objętość zajmowana przez atom lub resztę określona przez ich promienie atomowe i jego najbliższych sąsiadów. Wyłączona objętość jest zwykle podawana w jednostkach sześciennych angstremów. W VADAR wykluczona objętość dla każdej reszty aminokwasowej jest wymieniona w dwóch różnych nagłówkach kolumn: RES VOL (objętość pozostałości) i FRAC VOL (objętość ułamkowa). Objętość pozostałości jest przedstawiona w angstraomach sześciennych i obliczona przy użyciu algorytmu wielościanów Vornoi, który został po raz pierwszy wprowadzony przez dr Frederica Richardsa. W VADAR liczba podana pod nagłówkiem RES VOL odpowiada objętości wyłączonej (w angstremach sześciennych), podczas gdy wartość pod nagłówkiem FRAC VOL odpowiada objętości ułamkowej (która waha się od 0 do 1,0 lub więcej). Jeśli białko jest skutecznie upakowane, wszystkie jego reszty powinny mieć objętości ułamkowe bliskie 1,0 (+/- 0,1). W pewnych okolicznościach, jeśli reszta aminokwasowa znajduje się w jamie wewnętrznej (lub została umieszczona niewłaściwie z powodu złego rozdrobnienia), może mieć ułamkową objętość większą niż 1,20. Reszta aminokwasowa zlokalizowana w obszarze sprasowanym lub regionie słabo oczyszczonym będzie miała ułamkową objętość mniejszą niż 0,80. Biolodzy strukturalni często wykorzystują wykluczoną objętość, aby pomóc im znaleźć ubytki, kieszenie wiążące wodę, nieoczekiwane nakładanie się atomów lub zidentyfikować problematyczne obszary w strukturze białka. Wysoka jakość struktury białkowe powinny mieć stosunkowo niewiele reszt o objętościach ułamkowych większych niż 1,20 lub mniejszych niż 0,80.

Historia

Serwer WWW VADAR, pierwotnie wydany w 2002 roku, przeszedł szereg poprawek i aktualizacji (obecnie w wersji 1.8). Najnowsza wersja serwera sieciowego VADAR obsługuje przesyłanie plików w formacie PDB lub numerów dostępu PDB i generuje obszerne tabele i wysokiej jakości wykresy do ilościowej i jakościowej oceny struktur białek określonych za pomocą krystalografii rentgenowskiej , spektroskopii NMR , gwintowania 3D lub homologii modelowanie . Oddzielna witryna internetowa obsługuje analizę wielu łańcuchów białkowych – co można wygenerować na podstawie standardowego procesu określania struktury NMR.

Zobacz też