En aquesta pràctica realitzaré alineaments estructurals mitjançant el programa Xam, concretament per l'opció que fa referència al càlcul de l'RMSD (root mean square deviation).

Primerament explicaré què és l'RMSD i com es realitza l'execució del programa, i posteriorment efectuaré dos alineaments: un entre 4 hèlix α i l'altre entre dos plegaments globin-like de la família globin.


Càlcul de l'RMSD

Execució del programa

Alineaments

Càlcul de l'RMSD

Per realitzar l'alineament, el Xam realitza la torsió i translació de les molècules a analitzar per tal que aquestes coincideixin i cerca residus comuns entre les dues cadenes:

El sumatori de la diferència entr x i y (on y es multiplica pel factor de rotació i translació):

ε |xi - R(yi)|      (x i y vectorials)

ha de ser el més petit possible, ja que a més petit, menys distància hi haurà entre els residus comuns. A partir d'aquí es calcula el valor de RMSD, segons la fórmula:

Segons el valor de RMSD es pot valorar l'alineament:

VALORS DE RMSD
ValorAlineament
<2 ABo
2-4 AAcceptable
>4 ADolent

Aquests valors són aplicables per proteïnes. En pèptids de curt tamany es considera un bon alineament per sota els 0.5 A.



Execució del programa

Per fer l'alineament estructural i el càlcul de l'RMSD, primerament executaré el programa:

/disc9/Superposition/xam/xam

En aquest moment s'inicia Xam i et demana el nom del fitxer de sortida i dels fitxers d'entrada. Com que no tinc un fitxer amb el llistat de les estructures, n'introduiré el nom una a una:

	Output file name            : output1234_5
	Input file list? or <cr>    :
	Structure   1 or <cr> : helix1.pdb
	Structure   2 or <cr> : helix2.pdb
	Structure   3 or <cr> : helix3.pdb
	Structure   4 or <cr> : helix4.pdb
	Structure   5 or <cr> :

Una vegada introduïdes les seqüències Xam obre els fitxers i en comprova la validesa:

	Open file:
	helix1.pdb
	REMARK TITLE
	Total residues:  23 total atoms:  199 in structure:   1
	Open file:
	helix2.pdb
	ATOM    304  N   SER    37      -9.461 213.395  81.694
	Total residues:  18 total atoms:  150 in structure:   2
	Open file:
	helix3.pdb
	ATOM      1  N   LYS     1     -30.968 220.204  69.410
	Total residues:  14 total atoms:  115 in structure:   3
	Open file:
	helix4.pdb
	ATOM      1  N   ARG     1      -9.673 209.345  81.811
	Total residues:  14 total atoms:  115 in structure:   4
	Total molecules:   4 total groups:   1

A continuació, et demana quina opció vols executar. En aquesta pràctica realitzaré el càlcul de l'RMSD (opció 1):

	1=RMSD, 2=HBTAB, 3=VIOLAT, 4=ANGDIS, 5=DISPLAY, 6=READML,
	7=SURFACE_NO_ATOM, 8=SURFACE_WITH_ATOM,
	9=RADIUS_OF_GYRATION, 10=RINGSHIFT, 0=STOP: 1

El Xam mostra aleshores una sèrie d'opcions, de les quals agafarem les que s'executen per defecte. També demana un nom de fitxer on guardar la imatge de l'estructura superposada, però en aquest moment no introduirem cap nom, ja que si no no mostraria el càlcul de l'RMSD:

	Backbone atoms: N,CA,C,P,O5',C5',C4',C3',O3'
	BB atoms are listed above, if yes <cr>	:
	Cyclopeptide? default is not, if OK <cr>	:
	RMSD of 1st str. to the rest? default is not:
	Output file for superimposed struc.? or <cr>	:
	Output file for mean structure? or <cr>	:

Finalment, demana que introdueixis els fragments a alinear si no corresponen als mateixos aminoàcids en totes les estructures. En aquest cas s'analitza un sol fragment, però si l'alineament de les estructures tingués gaps, aquestes s'haurien de fraccionar en diferents fragments:

	Fragments for superposition, (default: all)
 	first & last residue of frag.  1: 6 17
	first & last residue of frag.  2:
	Selected residues for SC? filename or <cr>:
	Molecule  2 has different length!
	If the fragments for superimp. are different, give the ranges, otherwise <cr>
	first & last residue of frag.  1: 37 48
	first & last residue of frag.  2:
	Molecule  3 has different length!
	If the fragments for superimp. are different, give the ranges, otherwise <cr>
	first & last residue of frag.  1: 1 12
	first & last residue of frag.  2:
	Molecule  4 has different length!
	If the fragments for superimp. are different, give the ranges, otherwise <cr>
	first & last residue of frag.  1: 1 12
	first & last residue of frag.  2:

Una vegada introduïdes les posicions, el Xam fa el càlcul de l'RMSD i mostra de nou les opcions inicials, permetent realitzar un altre càlcul. En aquest punt, li tornaré a demanar que calculi l'RMSD per poder tenir una imatge visualitzable al RasMol (cal recordar que abans no he introduit cap nom en l'opció Output file for superimposed struc.):

	Atom order not checked, because of different molecular lengthes or identifying atoms to be displayed!
	Atom order not checked, because of different molecular lengthes or identifying atoms to be displayed!
	Warning: no calculations for heavy atoms, its number not equal in molecule  2
	1=RMSD, 2=HBTAB, 3=VIOLAT, 4=ANGDIS, 5=DISPLAY, 6=READML,
	7=SURFACE_NO_ATOM, 8=SURFACE_WITH_ATOM,
	9=RADIUS_OF_GYRATION, 10=RINGSHIFT, 0=STOP: 1

Ara repetiré els passos anteriors (no mostrats), amb la diferència que sí que introduiré un nom de fitxer per guardar la imatge de la superposició:

	Output file for superimposed struc.? or <cr>: superimp1234_5.pdb

Al introduir aquest nom s'obren quatre noves opcions. Només no prendrem per defecte la primera:

	Output fmt 1=DG,2=PDB,3=AMBER,4=bPDB,5=GSF,<cr>=DG 4
	Key words (4 lettes, e.g., 5PTI) :
	A (all atoms) or S (superimposed)? <cr>=A
	Output for BB or Heavy superim.? B/H <cr>=B

A partir d'aquest punt la resta de l'execució és igual que en el cas anterior. Quan torni a sortir el menú, ara escolliré l'opció 0: sortir.



Alineaments

Hèlix α

Globines