Лаборатория кристаллографии макромолекул

• ЛКМ Главная страница
• Библиотека публикаций

Данные заметки содержат обзор работ, выполненных в ЛКМ ИМПБ РАН. Информация об исследованиях других авторов по данной тематике может быть найдена в указанных ниже оригинальных статьях.

Новый протокол для программного комплекса AMoRe

(Т.Е.Петрова)

Основная идея использования метода Молекулярного Замещения в кристаллографии макромолекул

      Метод молекулярного замещения используется в кристаллографии макромолекул для получения стартовой модели исследуемой структуры и приближенных значений фаз структурных факторов. Необходимым условием для использования метода Молекулярного замещения является наличие данных рентгеновского эксперимента для исследуемой структуры, а также наличие атомной модели для уже известной структуры с близкой аминокислотной последовательностью. В основе метода лежит предположение о том, что трехмерная структура имеющейся модели близка к трехмерной структуре исследуемого вещества. Цель этапа "молекулярного замещения" - найти ориентацию и положение центра тяжести имеющейся модели в элементарной ячейки кристалла исследуемого вещества, при которых эта модель наиболее точно воспроизводит исследуемую структуру. Если эти параметры определены, то соответствующим образом размещенная и сориентированная модель может быть использована для расчета приближенных значений фаз структурных факторов, а также может быть использована как стартовая точка в процессе уточнения модели.

      В основе компьютерной процедуры лежит поиск такого положения и ориентации модели, при которых достигается максимальное соответствие между рассчитанными по модели и полученными в рентгеновском эксперименте дифракционными данными. При этом, благодаря свойствам используемого критерия соответствия (функции Паттерсона), на первом этапе работы поиск ориентацию и позиции модели можно разделить. Сначала рассчитывается "функция вращения", которая дает список возможных ориентаций, а затем для каждой из этих ориентаций - "функция трансляции", позволяющая делать выводы о возможных координатах центра тяжести модели. Лучшие из предварительно найденных решений исследуются далее в процедуре уточнения, представляющей собой поиск в шестимерном пространстве параметров модели, рассматриваемой как жесткое тело.

Программный комплекс AMoRe

      Одним из наиболее широко используемых программных комплексов, реализующих метод молекулярного замещения, является пакет AMoRe ( автор Д.Наваза ). Пользователь может работать с комплексом AMoRe в двух режимах:

запускать вручную отдельные процедуры (функцию вращения, функцию трансляции, уточнение) одну за другой, при этом значения входных параметров на каждом этапе могут быть изменены пользователем в зависимости от результатов, полученных на предыдущих этапах;
использовать автоматизированный протокол (командный файл), который запускает последовательно все основные процедуры и не требует вмешательства пользователя на промежуточных этапах.

      Первый режим работы является более универсальным. Однако он требует хорошего знания метода Молекулярного замещения и больших затрат времени в том случае, когда решение не находится быстро. Предыдущая версия автоматизированного протокола, написанная Д. Навазой, обеспечивала нахождение правильного решения для большей части структур. Однако в ряде случаев, решение могло быть получено только первым способом.

Новый автоматизированный протокол для комплекса AMoRe

      Основная цель работы была создать такой протокол, который бы решал большее число структур "на автомате". При усложнении протокола преследовалась также цель "оптимизации" времени его работы т.е. протокол должен останавливаться, как только приемлемое решение найдено, а в сложном случае, если решение никак не находится, проводить исчерпывающий поиск.

      В новой версии автоматизированного протокола:

после каждого запуска процедур трансляции и уточнения проводится анализ, сколько решений получено; при этом критериями наличия решения являются высокое значение коэффициента корреляции и высокое значение контраста;
для оптимизации времени поиска все допустимые ориентации, полученные на этапе запуска функции трансляции, делятся на большие группы, сначала в поиске решения участвуют лишь ориентации из первой группы, если только не удается найти решение, то следующая группа ориентаций включается в поиск;
эти большие группы ориентаций, делятся в свою очередь на маленькие группы, содержащие лишь несколько ориентаций, которые и подаются каждый раз на вход для функции трансляции;>
в случае возможной трансляционной симметрии, при которой молекулы в независимой части элементарной ячейки находятся в одной и той же ориентации, модели могут транслироваться парами;
в случае присутствия нескольких молекул в элементарной ячейке на этапе поиска положения n-ой модели включена возможность фиксировать поочередно несколько различных положений для (n-1)-ой модели.

      Для ряда структур, для которых предыдущий автоматизированный протокол не приводил к правильному решению, было продемонстрировано, что новый протокол находил решение без какого-либо участия пользователя.

Где взять?

      Новый протокол (в виде заархивированного файла auto_job_amore-1.0.tar.gz) может быть свободно скопирован пользователем anonymous
ftp://amaril.gv.cnrs-gif.fr/pub/auto_amore/auto_amore-1.0.tar.gz
Разархивирование:
gunzip auto_amore-1.0.tar.gz
tar - xvf auto_amore-1.0.tar

Требуется иметь в наличии

      Обязательным условием использования протокола является наличие

      Информацию о каких-либо возникших проблемах при запуске протокола просьба присылать на адрес auto_amore@mail.ru

      Работа по созданию протокола была поддержана грантом Европейского Сообщества в рамках проекта AUTOSTRUCT
http://www.ccp4.ac.uk/autostruct/index.html

26 марта 2003