Pràctica 4.1- Superposició d'estructures I (XAM)

Pràctica 4.1- Superposició d'estructures I (XAM)
Pràctiques de Biologia Estructural- Carlos Masdeu Ávila- Nia=16965
<< >>

1-Introducció

L'objectiu d'aquesta pràctica es familiaritzar-nos amb el programa de superposició d'estructures XAM. XAM realitza aquesta optimització intentant que els valors de Root Mean Square de les distàncies dels àtoms entre les diferents estructures plantejades siguin el més baixos possibles, trobant així la millor superposició (segons aquest criteri).

Nosaltres utilitzarem 4 estructures:

·helix1.pdb
·helix2.pdb
·helix3.pdb
·helix4.pdb

Superposició de les estructures helix3.pdb i helix4.pdb

Per a realitzar la primera de les superposicions, superposarem les helix 3 i 4. Si mirem quants residus formen cadascuna de les dues proteines, veurem que totes dues tenen el mateix nombre (14) (aquesta informació podem mirar-la fent un grep CA helix3.pdb, a fi que només ens mostri aquelles linies del PDB que contenen la cadena CA, o bé podem veure-la en el moment en que inserim el nom de les estructures a superposar a XAM) .
Per tant, al tenir el mateix nombre de residus, no caldria donar cap ordre especial a XAM a fi de que les superposés correctament. Cridem xam:

/disc9/Superposition/xam/xam

        Li donem les dades d'entrada, i al menu seleccionem 1=RMSD. En principi, triem la majoria d'opcions per defecte, tret de la que parla d'un output de la estructura superposada, en la que posem (p.ex) 34.pdb per tenir una estructura observable a RasMol. (si li diem que ens tregui el output en format bPDB, ens ho separarà per models, de manera que des de rasmol podrem seleccionar un o altre amb una comanda de l'estil "select :: 1" (per seleccionar el model 1).
        Analitzem l'output que ens ha emés XAM. La part més important és la que apareix la següent taula:

# RMSD table
#
#   1    2
# 1 0    0.46
# 2 0.00

Tal com es veu, el valor (0.46) és bastant inferior a 1. Per tant, podem dir que la superposició és de bastant bona qualitat.

Superposició de les estructures helix2.pdb i helix3.pdb

        En aquest cas, si mirem el nombre de residus que té cada estructura, veurem que és diferent. En el cas de helix2.pdb, el nombre de residus es 18 (del 37 al 54). En canvi, helix3.pdb tenia només 14 residus. Haurem, per tant, de seleccionar una determinada zona de helix2.pdb per fer la superposició.
        Com sabem quina és la correcta? Abans ja hem treballat amb helix3.pdb, de manera que la seva estructura ens hauria de ser familiar. Obrim helix2.pdb amb RasMol i la observem, intentant veure si hi ha alguna zona amb més similaritat amb l'observat a helix3.pdb. Totes dues estructures semblen ser prou semblants, així que en principi no ens hauríem de preocupar gaire per això.
         El seguent pas es seleccionar quin interval de 14 residus de helix2.pdb escollirem per superposar amb helix3.pdb. Clickant a RasMol sobre cada residu, ens apareix al shell el seu nombre, de manera que podem començar a triar quina regio es la mes adient. En aquest cas, jo he triat la regió ARG39-GLU52.

L'output és aquest. Si ens fixem en la taula de RMSD, veurem

# RMSD table
#
# 1 2
# 1 0 0.46
# 2 0.00

És a dir, el mateix resultat que entre les hèlix 3 i 4, i per tant, prou acceptable.

Superposició de les quatre estructures

Fins ara, hem superposat només parelles d'estructures. Però es poden superposar més estructures. Ara intentarem superposar les 3 estructures que hem utilitzat fins ara, i afegirem una més: helix1.pdb.
Tal i com hem fet amb totes les altres, primer mirarem helix1.pdb a cop d'ull per veure la seva longitut i, en cas de ser aquesta superior, si hi ha alguna regió realment suggerent per a superposar amb les anteriors:

Helix1.pdb és encara més llarg (23 residus), però ja es veu a cop d'ull a RasMol com tots dos extrems són més corbats que el reste de hèlix que hem vist. Per tant, no els inclourem dins de l'interval a superposar. Provarem doncs amb l'interval 9-22...

Per tant, l'interval a utilitzar de cada estructura serà:

helix1.pdb: 9-22
helix2.pdb: 39-52
helix3.pdb: 1-14
helix4.pdb: 1-14

Provem... i els resultats son aquests:

# RMSD table
#
#     1      2      3      4
# 1        1.06   0.99   1.06
# 2 0.00          0.46   0.00
# 3 0.00   0.00          0.46
# 4 0.00   0.00   0.00

Els valors obtinguts per a 1 són molt alts, així que provarem amb una altra regió
5-18...

(el RMSD obtingut és encara més alt)

# RMSD table
#
#     1      2      3      4
# 1        1.02   1.06   1.02
# 2 0.00          0.46   0.00
# 3 0.00   0.00          0.46
# 4 0.00   0.00   0.00
#

Deu ser perquè potser helix1.pdb té regions que no es superposen bé. Per tant, intentarem agafar una regió que, encara que sigui més petita, limiti la longitut de residus superposats,i pugui donar així uns millors resultats.

Provem amb la regió 8-17. (per tant, haurem de canviar els intervals de les altres estructures perquè s'adaptin a la nova longitut, 10 residus)

Helix1.pdb: 8-17
Helix2.pdb:39-48
helix3.pdb:1-10
helix4.pdb:1-10

# RMSD table
#
#     1    2    3    4
# 1      0.33 0.30 0.33
# 2 0.00      0.30 0.00
# 3 0.00 0.00      0.30
# 4 0.00 0.00 0.00

Tal com es veu, numèricament els resultats són molt millors que els obtinguts anteriorment. A la captura de la dreta pot veure's com es superposen les quatre hèlix perfectament a la part central, i com és als extrems -que nosaltres hem tret dels càlculs, perquè interferien negativament- on la cosa es complica, ja que no tenen una forma tan regular.

<< >>