Структура

Лаборатория кристаллографии макромолекул



ac_prediction and shift_plot: программы для анализа атомных сдвигов в процессе уточнения без стереохимических ограничений



Уточнение без стереохимических ограничений (свободное уточнение) стабильно для большинства атомов при работе на атомном разрешении. Тем не менее, стереохимические ограничения должны быть сохранены для остатков, которые находятся в нескольких (альтернативных) конформациях в исследуемом кристалле, иначе они значительно искажаются. Мы считаем, что свойство остатков сильно искажаться в процессе свободного уточнения может указывать на наличие альтернативных конформаций (АК). Мы предлагаем два метода анализа сдвигов центров атомов в результате нескольких циклов свободного уточнения. Первый метод заключается в построении диаграммы, изображающей значения атомных сдвигов для каждого остатка. Такая диаграмма может дать информацию об упорядоченности различных частей структуры на качественном уровне.

Второй подход представляет собой автоматическую процедуру принятия решения, которая анализирует атомные сдвиги и выявляет остатки, для которых наиболее вероятно наличие АК. Параметры предложенной процедуры были определены с помощью 203 структур атомного разрешения из Protein Data Bank.

Обе программы разработаны для анализа атомных сдвигов в процессе свободного уточнения. Поэтому пользователь должен провести такое уточнение и предоставить на вход программам два pdb-файла: модель до уточнения и модель после уточнения. Для анализа конкретной модели мы предлагаем провести тестовое свободное уточнение (ТСУ), состоящее из 3 макроциклов программы phenix.refine или 10 циклов программы Refmac.

Программа shift_plot выводит диаграмму зависимости атомных сдвигов от номера остатка. Наибольшие сдвиги указывают на остатки, являющиеся главными кандидатами для наличия альтернативных конформаций, и, таким образом, должны быть проверены в первую очередь. Программа shift_plot также может быть использована для анализа атомных сдвигов, произошедших в результате других модификаций модели или уточнения. Она сопоставляет атомы, у которых одинаковы следующие поля:

  • порядковый номер атома;
  • имя атома;
  • имя остатка;
  • ID цепи;
  • номер остатка;
  • код вставки.

AC_prediction реализует автоматическую процедуру принятия решений для классификации каждого остатка в качестве находящегося в "единичной конформации" или в "альтернативных конформациях" (далее ЕК и АК). Процедура основана на наблюении, что остатки в ЕК и в АК имеют разную подвижность при свободном уточнении. Решение принимается либо в результате сравнения атомных сдвигов с предопределенным пороговым значением, либо в результате сравнения вероятностей иметь такие сдвиги у остатков в ЕК и в АК.

Использование других программ уточнения

В каждой программе для кристаллографического уточнения используются свои внутренние процедуры для стабилизации процесса уточнения, влияющие на величины атомных сдвигов. Поэтому пороговые значения и эмпирические распределения для разных типов атомов зависят от программы уточнения. В то же время, наличие больших атомных сдвигов у атомов, находящихся в альтернативных конформациях не зависит от программы. В результате диаграммы атомных сдвигов более независимыми и могут быть использованы для анализа результатов работы любых программ уточнения.

Скачать программы

ac_prediction suite


Основные публикации

Полные тексты статей