Skopiuj do swojego katalogu domowego plik wazopresyna.pdb, wazopresyna_zla.pdb, polecenie:
scp testowy@eto41:/big/ETO/cw9/nazwa_pliku .
Możesz też pobrać pliki bezpośrednio z przeglądarki (pliki umieszczone są jako załączniki u dołu strony), ale UWAGA! po pobraniu z przeglądarki trzeba im zmienić rozszerzenia z .txt na .pdb (wazopresyna.pdb, wazopresyna_zla.pdb)
Utwórz na dysku Google katalog Ćwiczenie 8.
PyMOL jest programem służącym do budowania, edycji i wizualizacji cząsteczek chemicznych, szczególnie przydatny jest w przypadku większych cząsteczek, takich jak peptydy, białka czy kwasy nukleinowe.
Więcej informacji o Pymolu, instrukcje, tutoriale, itp. można znaleźć na stronie: PyMOL Wiki
Aby uruchomić program, wpisz w panelu głównym polecenie pymol:
Po otwarciu programu pojawiają się dwa okna:
Mniejsze okno – „The PyMOL Molecular GraphicsSystem”: Okno to zawiera menu: File, Edit, Build, Movie, Display, Setting, Scene, Mouse Wizard i Plugin. Zawiera również po stronie prawej przyciski skrótów oraz linię poleceń (u dołu okna).
Drugie, większe okno to PyMOL Viewer, w nim wyświetlane są trójwymiarowe struktury cząsteczek:
Użytkownik może manipulować obiektem w tym oknie przy pomocy klawiszy myszy (nawigacja).
obracanie - lewy klawisz,
przesuwanie środkowy klawisz,
przybliżanie i oddalanie struktury - środkowy klawisz.
Panel kontrolny myszy znajduje się w prawym dolnym rogu tego okna (Mouse Mode – 3-Button Viewing). W prawym górnym rogu okna znajduje się z kolei panel kontrolny umożliwiający zmianę sposobu wyświetlania struktury, kolory, nazwy reszt itp.
Menu tego okna składa się z pięciu przycisków:
A - "Action": m.in. wyśrodkowanie (zoom, center, origin), znalezienie oddziaływań polarnych (find→polar contacts→...), usunięcie wybranego fragmentu (delete selections), można tam również wybrać ciekawe reprezentacje obiektu (preset).
S - "Show": umożliwia zmianę sposobu wyświetlania - po wybraniu reprezentacji, nowa reprezentacja zostanie dodana do aktualnie widocznej reprezentacji obiektu. Jeśli wybierzemy Show→as wówczas wszystkie pozostałe reprezentacje obiektu widoczne na ekranie zostaną ukryte, a wyświetlona tylko ta aktualnie wybrana.
H - "Hide" - przy pomocy tego menu możemy ukrywać wybrane reprezentacje oraz elementy/części obiektu np. łańcuch główny peptydu, czy atomy wodoru
L - "Label" - umożliwia wyświetlenie podpisów m.in. nazwy i numeru reszty lub atomu, wartości promieni van der Waals'a i innych cech.
C – "Color" – umożliwia pokolorowanie cząsteczki – np. według typu atomu, łańcucha; można też wybrać konkretny kolor dla całej cząsteczki, obiektu lub zaznaczenia.
ZADANIE 1
Zbuduj w programie PyMOL cząsteczkę peptydu o sekwencji aminokwasowej: ALA-MET-PHE-SER-GLU.
Aby zbudować tę cząsteczkę, należy włączyć przycisk Builder w mniejszym oknie programu:
Jeśli aktywny jest przycisk Chemical, widoczne i dostępne są atomy oraz grupy atomów, które możemy wykorzystać do budowy cząsteczki. Można również dodawać atomy wodoru, czy zmieniać ładunki.
Do budowy peptydów wykorzystamy menu, znajdujące się pod przyciskiem Protein, wówczas widoczne są aminokwasy, z których szybko można zbudować łańcuch peptydowy. (Istnieje możliwość zdefiniowania struktury drugorzędowej budowanego peptydu: helisa lub B-kartka).
Aby zbudować prosty pentapeptyd: Ala-Met-Phe-Ser-Glu wybieramy pierwszą resztę: Ala
i deklarujemy, że chcemy stworzyć nowy obiekt:
Na ekranie pojawi się reszta alaniny (Ala), a na karbonylowym atomie węgla pojawi się sferyczne zaznaczenie (pk1), gotowe do połączenia z kolejnym aminokwasem.
Teraz można dodawać kolejne reszty (klikamy kolejno ich nazwy w oknie Buildera), tak, aby utworzyć peptyd, a po dodaniu ostatniej reszty (Glu) - klikamy Done. Na ekranie widzimy gotową cząsteczkę pentapeptydu:
Cząsteczkę zapisujemy w menu: File → Export Molecule, w oknie Save wybieramy cząsteczkę do zapisu klikając SAve... i w nowym oknie podajemy nazwę pentapeptyd. Program sam doda rozszerzenie .pdb pod warunkiem, że zmienimy format zapisywanego pliku na "PDB" (zmień format na PDB)
Otrzymany plik pentapeptyd.pdb należy przesłać na dysk Google do katalogu Ćwiczenie 8.
ZADANIE 2
Wykonaj ładny obrazek cząsteczki.
Wczytaj do programu PyMOL cząsteczkę wazopresyny (plik wazopresyna.pdb) - należy wybrać w oknie PyMOL menu File→Open, a następnie wybrać ścieżkę i odpowiedni plik.
Zmień teraz wygląd swojej cząsteczki:
korzystając z menu Show zmień reprezentację cząsteczki na „sticks”
w menu Color wybierz kolorowanie w zależności od pierwiastka („by element”) - możesz wybrać dowolny zestaw kolorów.
Korzystając ponownie z menu Show wybierz reprezentację „spheres”, a następnie spraw, żeby stała się przezroczysta: aby to zrobić wybierz z menu górnego: Setting→ Transparency→Sphere, wybierz przezroczystość 60%
Ustaw cząsteczkę na ekranie, tak, aby była cała dobrze widoczna, możesz ją też powiększyć (użyj myszy i nawigacji opisanej powyżej)
Kliknij prawym klawiszem myszy w oknie obok cząsteczki i wybierz opcję „ray”. Po chwili uzyskasz wygładzony (renderowany) obraz cząsteczki.
Uwaga! Teraz nie możesz już klikać wewnątrz tego okna, aby nie stracić tego obrazu! Jeśli to zrobisz, musisz powtórzyć renderowanie.
Powinieneś uzyskać obraz podobny do tego (twoje kolory mogą być inne):
Zapisz obraz cząsteczki. Użyj górnego menu: File→Export Image As→PNG. Plik nazwij wazopresyna.png
Plik wazopresyna.png należy przesłać na dysk Google do katalogu Ćwiczenie 8.
ZADANIE 3
Napraw niewłaściwą cząsteczkę.
Pobrany wcześniej plik wazopresyna_zla.pdb zawiera strukturę tej samej, co poprzednio, wazopresyny, ale bez niezbędnego wiązania między atomami siarki pomiedzy 1 i 6 resztą aminokwasową. Obejrzyj plik ze "złą" wazopresyną w PyMOL'u.
Aby dodać poprawne wiązanie chemiczne pomiędzy atomami siarki (kolor żółty) należy najpierw "przyciągnąć" do siebie te atomy (zbliżyć je do siebie). W programie PyMOL jest to możliwe w trybie Sculpting. Aby włączyć ten tryb, wybierz z menu pozycję Build → Sculpting → Auto-Sculpting , a następnie: >Build → Sculpting → Activate.
Zanim dokonasz modelowania konformacji tej wazopresyny, musisz włączyć odpowiedni tryb edycji myszką. Aby to zrobić, w prawym dolnym rogu okna głównego PyMOL'a kliknij w napis "3-Button Viewing" tak, aż zmieni się w "3-Button Editing", oraz poniżej tego napisu, klikaj na napis dotyczący wybieranych obiektów (Picking), aż zmieni się w Atoms (and Joints) tak, jak to zostało przedstawione na rysunku, poniżej:
Nastepnie trzymając wciśnięty klawisz Ctrl złap lewym przyciskiem myszy za jeden z atomów siarki i przeciągnij go w kierunku drugiego atomu aż do uzyskania efektu podobnego do tego, przedstawionego na grafice, poniżej: (oczywiście aby to osiągnąć możesz ruszać także całą cząsteczką - przybliżać ją i oddalać oraz obracać)
Końcowy etap przyciągania do siebie atomów siarki może być utrudniony ze względu na włączone automatyczne odpychanie obiektów, kiedy snajdą się zbyt blisko siebie, a nie powinny tworzyć wiązań kowalencyjnych. Aby pozbyć się tego efektu, należy teraz wyłączyć Sculpting przez odznaczenie >Sculpting, Auto-Sculpting, oraz wybór >Build → Sculpting → Deactivate. Następnie należy przysunąć (z Ctrl'em) atomy siarki na żądaną odległość 1,3-1,5Å.
Tak przygotowane "końce wiązania" należy teraz "wybrać", przez pojedyncze kliknięcie na nich lewym przyciskiem myszy. Po poprawnym zaznaczeniu na obydwu atomach siarki powinny sie pojawić dodatkowe (szare) kulki. Wybierz teraz z menu: >Build → Create Bond
Zdejmij zaznaczenie (przez kliknięcie obok), włącz Auto-Sculpting i dokończ "wygładzanie" geometrii cząsteczki (rusz którymkolwiek atomem siarki, aby uruchomić automatyczne dopasowywanie otoczenia). Po zakończeniu optymalizacji geometrii zapisz gotową molekułę w formacie PDB: File → Save Molecule (wybierz model "wazopresyna_zla" i kliknij "OK"), w następnym dialogu wskaż miejsce zapisu i nową nazwę pliku PDB. Plik nazwij "wazopresyna_poprawiona.pdb".
Zakończ działanie PyMOL'a, a następnie otwórz go ponownie i obejrzyj w nim przygotowaną przez siebie poprawioną strukturę wazopresyny. Jeżeli wszystko zostało wykonane poprawnie - prześlij plik wazopresyna_poprawiona.pdb na dysk Google, do katalogu Ćwiczenie 8.
Po wykonaniu ćwiczenia udostępnij prowadzącemu cały katalog Ćwiczenie 8 (powinny się w nim znaleźć trzy pliki.