Jmol/空洞和隧道

来自Proteopedia

蛋白质组链接蛋白质组链接

旋转质量标签所有型号 显示：非对称单元 生物组件 用鼠标拖动结构进行旋转  导出动画图像 Jmol可以找到空洞、空洞和隧道，并将其显示为等值面。本页解释了如何做到这一点，以及如何在Proteopedia中显示结果。另一种查找和显示空腔的方法是PACUPP公司。其他几种方法在空腔程序. 目录 1 术语 2 如何显示蛋白质体中的空洞 三 两个探头 4 小空腔示例 4.1 隐藏微小空洞：minset 4.2 隔离一个空腔 4.3 按深度着色 4.4 口袋与内腔 4.5 型腔体积：仅封闭和小型 4.5.1 仅适用于闭合型腔的体积 4.5.2 仅适用于小型空腔的容积 4.6 增加空腔探头半径 5 空腔内的配体 6 大空腔示例 术语 有关术语的定义空腔、凹槽、隧道、通道和空隙请看空腔程序. 如何显示蛋白质体中的空洞 下面显示了Jmol命令，用于识别空洞并将其显示为等值面及其结果。使用这些命令并在Proeopedia中显示结果，需要在Proteopedia的常规之外执行几个额外的步骤场景创作工具（SAT）。简而言之，应在独立Jmol应用程序并将其“缓存”在PNGJ文件中，然后将其上传到Proteopedia以在SAT中使用。本页末尾的说明如下准备蛋白质体的等表面场景。您可能还希望考虑一种替代方法，用伪原子表示空腔，PACUPP公司. 两个探头 Jmol使用两个“滚动”球形探针来识别空腔。 较小的空腔探头检测空腔。其默认半径为1.2°。为了进行比较范德瓦尔斯半径碳原子的温度是1.7º[1]水分子的有效半径通常取1.4º[2]; 这个半径的球体的体积为11.5Ω三然而，在大分子环境中，每个水分子实际占据的体积约为25º三[3]略大于22度三直径为2.8°的立方体体积。 较大的包络探头定义了大分子的外部边界。根据定义，空腔不能延伸到此包络边界之外。默认情况下，封套探测半径为10.0 Au。外壳是一个光滑的大分子表面。只要空腔探针位于大分子的外壳和原子之间口袋已定义。 小型空腔示例 冠状病毒（SARS-CoV-2和其他）刺突蛋白有一个小的膜近端腔(). 它是一个潜在药物靶点. 最简单的Jmol腔命令是 这会产生各种尺寸的口袋、隧道和空洞。共有426个独立曲面。最大的隧道是一条有许多洞口的曲折隧道，体积为60197欧三.许多都很小。 隐藏微小空洞：minset 由于我们对这些小的不感兴趣，我们可以通过为指定一个值来隐藏它们小碎肉。使用少于为minset指定的三角形数渲染的腔将不会显示。通过反复试验，一个好的最小集数是1000，这使得Jmol命令： 现在只显示了最大的两个空腔。较大的隧道是一条有许多洞口的曲折隧道，体积为60197欧三较小的是感兴趣的膜近端空腔，体积为7591Å三. 隔离一个空腔 仅显示较小型腔的命令是： 按深度着色 使用此命令按与表面的距离给该空腔上色是很有意义的： [4] [5]显示位于或靠近蛋白质表面的红色部分主要是关闭。不带修改器的“空洞”命令会生成闭合等值面。 口袋与内腔 要将腔的入口或口显示为打开，修改器口袋需要。这种改性剂还隐藏了在所使用的空腔探针半径处没有通向大分子表面的开口的空腔。 相反，修改器内部仅显示了在所使用的空腔探针半径处表面没有开口的空腔。在我们的示例中，使用默认的空腔探针半径1.2°，没有内部空腔。 下面是显示我们感兴趣的空洞从蛋白质表面进入的命令打开: 尖峰蛋白是同源三聚体.膜近端腔有三条狭窄隧道在蛋白质链之间，到更宽的口袋向蛋白质表面开放. 型腔体积：仅封闭和小型 仅适用于封闭空腔的容积 Jmol无法计算具有开放入口的口袋渲染的有意义体积。Jmol报告的尖峰蛋白膜近端腔闭合呈现体积6兹吉与由以下人员独立确定的人员大致一致PACUPP公司--空腔探头半径为1.5或2.0°时效果最佳。 空腔探头 半径（Ω） 焦耳（Jmol） 体积，奥三 PACUPP公司 体积，奥三 （偏移） 1.2 7, 591 11,156[6] (10,617[6]) 1.5 6,993 7,911 (7,479) 2 5,006[7] 4,992 (4,608[8]) 2.5 4,109[9] 3,250[10] (1,000[11]) 仅适用于小型空腔的体积 以下是解释为什么Jmol不能绘制代表大空洞的等值面。因此，它无法估计此类空腔的体积。下面的示例，1周1次，被描述为具有25000Ω的腔体体积三作者[12].帕库普估计容量为30000奥特三（伪原子间距4.0º，“中等”腔细节），或25000º三（伪原子间距5.0º，“粗糙”腔细节）。 增加空腔探头半径 随着空腔探针半径的增加，空腔显示的细节会减少。此外，小于探针的空腔或空腔之间的通道连接可能无法检测到。回想一下，我们感兴趣的膜近端腔的较深腔室通过狭窄的通道与三个入口腔相连。随着空腔探头半径的增加，这些狭窄的隧道不再被检测到。在2.0度时，两个入口不再与较深的腔室相连。在2.5º时，没有连接。可以在Jmol的等值面命令的末尾添加以Au为单位的空腔探针半径，如下所示： 因为较深的腔室没有从表面进入的入口，所以当入口口袋被打开时，它不会显示出来口袋修改器。这些空腔必须与单独的等值面计算相结合内部会议室。执行此操作的脚本如下. 腔内配体 细菌糖苷酶（α-N-乙酰氨基半乳糖苷酶）2ixb个有一个包含NAD的通道，在一个入口处有一个凹槽，基质可以进入催化位置。隧道中含有NAD和底物分子。以下命令显示了透明隧道，其内容渲染为棍子。 仅选择{蛋白质}意味着配体和溶剂在等值面创建过程中被忽略。 属性surfacedinstance作为等值面创建的一部分，按深度为曲面着色。 大空腔示例 Jmol无法生成代表内径超过Jmol包络探头的最大直径，20º例如，考虑的OprM铜绿假单胞菌这种瓶状的完整膜蛋白被认为是跨外膜的药物释放管道[12]. The生物组件属于1磅/平方英寸有一个只有一张嘴的口袋，大约110度深。这个口袋的内径从略小于20度到约27度不等。当然，Jmol可以在整个“瓶子”内外形成等值面（命令：isosurface minset 1000溶剂2.0)，如图所示，与棒中的蛋白质的横截面（线框）： Jmol能够表示该腔的窄端，但不能表示较大的中间： 由于Jmol不允许包络探头直径超过20º，这是它对这个大腔体所能做的最好的选择。PACUPP公司以类似方式渲染空腔（伪原子分离3.5μl）。然而，与Jmol不同，PACUPP允许包络探头直径高达60º。PACUPP包络探头直径增加至（伪原子分离3.5μl）。

目录 1 为变形菌准备等表面场景 1.1 渲染速度 1.2 工作目录 1.3 使用PNGJ文件 1.4 多个等参曲面 1.5 使用缓存的等参曲面准备PNGJ文件 1.6 工作示例脚本 1.6.1 写入JVXL文件 1.6.2 写入缓存的PNGJ文件 1.7 管理型腔等参曲面 2 另请参见 三 参考文献和注释

准备蛋白质体的等表面场景

渲染速度

如果使用下面的等值面命令，请在Jmol Java应用程序，不在Proteopedia的JSmol中。根据分子的大小，cavity isosurface命令在Java应用程序中大约需要一分钟才能完成，这比JSmol快很多倍。在JSmol中，您需要等待很多分钟才能完成。

工作目录

将Jmol.jar的一个副本，可能还有感兴趣的PDB文件的下载副本放在新的工作目录（文件夹）中。默认情况下，您编写的JVXL和PNGJ文件将写入启动Jmol.jar的目录。任何Jmol命令脚本文件也应该放在此工作目录中。这使一切变得简单。

使用PNGJ文件

在Proteopedia场景（绿色链接）中包括腔等值面的最佳方法是上传一个准备好的PNGJ文件，其中包括缓存的等值面。变形杆菌属分子场景创作工具(坐)负荷分子选项卡接受上传的PNGJ文件。

在保存场景之前，可以添加将显示在分子显示器下的标题。标题可以包括

• 使用双括号链接到Proteopedia中的页面，例如6兹吉（维基文本[[6zgi]]）。
• 使用单括号链接到Proteopedia外部的页面，例如jmol.org网站（维基文本[http://jmol.orgjmol.org]）。
• 颜色键使用有色的 文本。必须使用span类对标题中的文本进行着色：请参阅中的说明为文本着色（在本例中：彩色

多个等参曲面

有两个原因可能需要多个等值面。

• 您需要显示封闭的内部空洞和开口的表面口袋。
• 您需要显示单个等值面的多个部分。

目前，Jmol只能显示等值面的一部分。例如，上面显示了三个口袋入口到穗蛋白腔的内室。每个口袋都显示有一个等值面集<整数>命令。但一次只能显示一个。要显示全部3个，JVXL文件（见下文）必须加载3次，给每个文件一个不同的ID，然后每个文件显示一个口袋。要同时显示内部闭合腔室，必须加载第四个等值面。下面是说明这一点的脚本。

使用缓存的等参曲面准备PNGJ文件

重要的是隐藏物在保存PNGJ文件之前，先在场景中创建等值面，以便快速加载场景。如果在没有缓存的情况下保存PNGJ文件，JSmol将在显示场景之前重新计算等值面。这很容易需要10分钟！

以下是步骤：
I.在Jmol Java应用程序:

1.计算等值面。在本文前面的部分中对命令进行了解释。如果您需要多个等值面，例如一个用于凹槽，一个用于内腔，请在创建时为每个等值面指定一个不同的ID。在ID前面加上波浪号（~）可确保ID名称不会与Jmol中的现有术语冲突。在Jmol命令行中，#后面的任何内容都是注释，被Jmol忽略。例如：

等值面~波克minset 100袖珍腔

等值面~伯尔minset 100内腔#“埋入”

2.给等值面上色。从表面按深度着色如上所述对于纯色，如果有多个等值面，首先必须知道等值面的ID。

isosurface~poc#选择要着色的等值面。如果只有一个，则不需要。

color isosurface粉红色#颜色名称

isosurface~bur#选择不同的等值面进行着色。

彩色等值面#RGB颜色

3.将每个等值面写入jvxl（Jmol Voxel）文件。颜色保存在JVXL文件中。

isosurface~poc#选择要写入的等值面。如果只有一个，则不需要。

写入poc.jvxl

isosurface~bur#选择不同的等值面进行着色。

写bur.jvxl

4.退出Jmol并开始新会话。加载分子，然后加载JVXL文件。如果您要加载多个JVXL文件（或多次加载同一JVXL，以便可以显示其中的多个部分），请为每个加载指定一个不同的ID。（ID不会保存在JVXL文件中。）

负载=6zgi

等值面~poc1 poc.jvxl

等值面~poc2 poc.jvxl

等值面~poc3 poc.jvxl

等值面~ bur bur.jvxl

5隐藏物等值面。这一点至关重要。如果省略此步骤，PNGJ文件将尝试从JVXL文件读取等值面，这在Proteopedia中会失败。

isosurface cache#单个命令缓存所有isosurfacts。

6.编写PNGJ文件。最好是在编写PNGJ文件之前，按照您希望在Proteopedia中显示的场景对大分子进行渲染和着色。

写入文件名.pngj

二、。在Proteopedia中：

7.上传您的PNGJ文件。您不需要压缩PNGJ文件，因为它已经是压缩格式。请参见帮助：上传分子。为上传的PNGJ文件保留页面名称的副本。例如，图片：6zgi-m1000-cav.pngj.

8.现在您可以使用坐在Proteopedia页面上。请参见蛋白质体：如何制作页面.使用负荷分子选项卡，并粘贴包含上传的PNGJ文件的页面名称，例如图片：6zgi-m1000-cav.pngj.使用保存场景选项卡。添加标题，保存场景，创建绿色链接。

工作示例脚本

下面的脚本为spike蛋白质生成一个袖珍等值面（开口）和一个内部等值面（闭合部分），并将每个等值面保存为jvxl文件。您可以运行此脚本：复制它并将其另存为纯文本文件文件名以结尾.spt（.spt）.将脚本文件拖放到Jmol的分子显示窗口中。执行可能需要几分钟时间。

写入JVXL文件

#在Jmol Java应用程序中，#在2014年年中的MacBook Pro上，此脚本耗时2分25秒。#在JSmol中可能需要约20分钟。zap#删除Jmol中存在的任何分子和所有等值面。print#清除Jmol脚本控制台。load=6zgi#从RCSB蛋白质数据库获取PDB文件。#渲染分子。不必要，但不需要时间，执行时看起来很漂亮。背景白色旋转x-90restrict protein#选择蛋白质并隐藏非蛋白质，例如糖基化。仅主干主干0.7颜色链set半透明false#仅显示半透明对象的最前面的曲面。彩色半透明5#链色主干现在是半透明的。刷新#不必要，但显示分子。#制作口袋isosurface minset 50袖珍腔2.5#腔探头半径2.5°。刷新isosurface map property surfacedinstance#按深度对口袋进行着色。刷新写“poc.jvxl”等值面删除#使内部空腔不显示在口袋的等表面上。isosurface minset 100内腔2.5刷新等值面图特性surfacedinstance刷新写入“bur.jvxl”#埋葬。

写入缓存的PNGJ文件

#在2014年年中的MacBook Pro上执行此脚本需要4秒钟。zap#删除Jmol中存在的任何分子和所有等值面。print#清除Jmol脚本控制台。load=6zgi#从RCSB蛋白质数据库获取PDB文件。#渲染分子背景白色旋转x-90restrict protein#选择蛋白质并隐藏非蛋白质，例如糖基化。仅主干主干0.7颜色链set transparent false#仅显示半透明对象的最前面的曲面。彩色半透明5#链色主干现在是半透明的。refresh#不必要，但显示分子。#显示打开的口袋。每个等值面只能显示一个工件（集）。#要显示三个片段（集），请创建三个（相同的）等值面。#设置由试验和错误确定的数字。等值面poc1 poc.jvxl等值面poc1集合8等值面poc2 poc.jvxl等值面poc2集合9等值面poc3 poc.jvxl等值面poc3集合11#封闭式深舱。等值面bur.jvxlisosurface bur set 1#不必要，因为集合1是唯一通过minset 100的集合。延迟1.0#显示了1秒内具有等表面的分子。#Arg1107包围着较深的腔室。#这使该区域居中，并缩放到266%。缩放到{arg1107}266isosurface缓存#如果没有这个，JSmol将无法读取Proteopedia中缺少的jvxl文件。write“6zgi-pocbur2.5.pngj”#准备上传到Proteopedia。

管理型腔等参曲面

上面解释了生成空腔等值面的Jmol命令。有关详细信息，请参阅Jmol/JSmol交互式脚本文档在下面等表面：分子/溶剂表面。在非常长的截面底部附近，计算空腔等值面后的重要命令：

• isosurface area set（integer）#报告一个等值面的一块（一组）的表面积，单位为Ω².
• isosurface*delete#删除所有等值面。
• isosurface set（integer）#仅显示一个等值面的一部分（集）。
• 等值面集0#显示等值面的所有部分=整个等值面。
• isosurface volume set（integer）#报告一个关闭^[13]奥的等值面^三.

另请参见

• 空腔程序
• PACUPP公司：使用蛋白质中伪原子的囊和腔

参考文献和注释

1. ↑邦迪，A。，《物理学杂志》。化学。 68:441, 1964.
2. ↑ 水分子直径在B10NUMB3R5，哈佛医学院和魏茨曼科学研究所之间的合作。另请参见散装水中水分子之间的距离.
3. ↑ 与氨基酸结合的水分子体积在B10NUMB3R5，哈佛医学院和魏茨曼科学研究所之间的合作。
4. ↑此命令仅在上一个等值面。。。腔命令已在同一会话中运行。如果仅从JVXL文件加载曲面，则它将不起作用，因为尚未定义曲面。
5. ↑的命令严密检查是基于Asn1107靠近膜近端腔深腔的发现。命令是缩放到{1107}266。这将使腔体的深部居中，并缩放到266%。
6. ↑^{6 6.1}手动将感兴趣的腔体与最大腔体断开。
7. ↑腔组5和11的体积之和。
8. ↑两个伪原子团簇的体积之和。
9. ↑腔组6、9、10和12的体积总和。
10. ↑两个伪原子团簇的体积之和。四分之一的空腔未被检测到，空腔探针半径为2.5°。
11. ↑ PACUPP公司在偏置模式下，无法找到腔探头半径为2.5°的腔的3/4。
12. ↑^{12 12.1}Akama H、Kanemaki M、Yoshimura M、Tsukihara T、Kashiwagi T、Yoneyama H、Narita S、Nakagawa A、Nakae T。铜绿假单胞菌药物释放外膜蛋白OprM的晶体结构：膜锚定和封闭腔端的双重模式。生物化学杂志。2004年12月17日；279(51):52816-9. Epub 2004年10月26日。PMID：15507433数字对象标识：10.1074/jbc。C400445200
13. ↑Jmol报告的口袋体积（开口/入口）毫无意义。Jmol仅报告闭合等值面的有意义体积。