Java Protein Dossier-JPD

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Java Protein Dossier-JPD

http://www.cbi.cnpia.embrapa.br Paula Kuser Falcão

Java Protein Dossier

Arquivo de coordenadas pdb HEADER COMPLEX(SERINE PROTEINASE-INHIBITOR) 04-MAR-88 1CHO COMPND ALPHA-CHYMOTRYPSIN (E.C.3.4.21.1) COMPLEX WITH TURKEY SOURCE BOVINE (BOS $TAURUS) PANCREAS AND TURKEY (MELEAGRIS AUTHOR M.FUJINAGA,A.R.SIELECKI,R.J.READ,W.ARDELT,M.LASKOWSKI REVDAT 1 16-JUL-88 1CHO 0 JRNL REF J.MOL.BIOL. V. 195 397 1987 REMARK 2 RESOLUTION. 1.8 ANGSTROMS. REMARK 3 REFINEMENT. BY THE RESTRAINED LEAST SQUARES PROCEDURE OF 1CHO 22 REMARK 3 THE R VALUE IS 0.168 FOR 19178 REFLECTIONS SEQRES 1 E 245 CYS GLY VAL PRO ALA ILE GLN PRO VAL LEU SER GLY LEU 1CHO 61 SEQRES 2 E 245 EXC EXC ILE VAL ASN GLY GLU GLU ALA VAL PRO GLY SER 1CHO 62 SEQRES 5 I 56 PHE GLY LYS CYS 1CHO 84 FTNOTE 1 LYS E 36 - POOR DENSITY FOR ALL ATOMS BEYOND CG. 1CHO 86 FTNOTE 2 GLY E 74 THROUGH SER E 77 - POOR DENSITY FOR BOTH SIDE 1CHO 88 SCALE1 0.022262 0.000000 0.005509 0.00000 1CHO 153 SCALE2 0.000000 0.018342 0.000000 0.00000 1CHO 154 SCALE3 0.000000 0.000000 0.018016 0.00000 1CHO 155 ATOM 1 N CYS E 1 -15.451 30.900 -6.779 1.00 19.02 1CHO 156 ATOM 2 CA CYS E 1 -15.185 29.544 -7.307 1.00 17.58 1CHO 157 ATOM 3 C CYS E 1 -14.777 29.619 -8.768 1.00 17.23 1CHO 158 ATOM 4 O CYS E 1 -15.105 30.601 -9.455 1.00 16.79 1CHO 159 ATOM 5 CB CYS E 1 -16.428 28.675 -7.320 1.00 16.57 1CHO 160 ATOM 6 SG CYS E 1 -17.883 29.299 -8.170 1.00 19.13 1CHO 161 ATOM 7 N GLY E 2 -14.110 28.558 -9.177 1.00 16.79 1CHO 162 ATOM 8 CA GLY E 2 -13.678 28.296 -10.503 1.00 15.13 1CHO 163 ATOM 9 C GLY E 2 -12.640 29.105 -11.184 1.00 17.48 1CHO 164 ATOM 10 O GLY E 2 -12.427 28.886 -12.414 1.00 16.69 1CHO 165 ATOM 11 N VAL E 3 -11.950 29.979 -10.481 1.00 18.30 1CHO 166



Seqüência de Resíduos (ResBoxes)Na linha ResBoxes a seqüência de resíduos relatada no arquivo PDB é apresentada utilizando-se o código de uma letra para resíduos. Os resíduos para os quais a densidade eletrônica no experimento de difração por raio X não permitiu sua visualização são apresentados como gaps ou indeterminados.

Parâmetros



Contatos Internos (ITC) Contatos intramoleculares ou internos são aqueles entre resíduos de uma mesma cadeia protéica. Os contatos são apresentados em forma de um gráfico de barras onde a altura corresponde à quantidade de contatos e um código de cores é utilizado para distinguir entre os diversos tipos de contatos:

a) Hidrofóbicos;b) Eletrostática atrativas;c) Eletrostática repulsivas;d) Ligação de hidrogênio cadeia principal – cadeia principal;e) Ligação de hidrogênio cadeia principal – água – cadeia principal;f) Ligação de hidrogênio cadeia principal – água – água – cadeia principal;g) Ligação de hidrogênio cadeia principal – cadeia lateral;h) Ligação de hidrogênio cadeia principal – água – cadeia lateral;i) Ligação de hidrogênio cadeia principal – água – água – cadeia lateral;j) Ligação de hidrogênio cadeia lateral – cadeia lateral;k) Ligação de hidrogênio cadeia lateral – água – cadeia lateral;l) Ligação de hidrogênio cadeia lateral – água – água – cadeia lateral;m) Interação aromática;n) Pontes de sulfeto.

Parâmetros



Contatos na Interface (IFC) Quando o arquivo PDB possui mais de uma cadeia protéica, formando um complexo molecular, o JPD apresenta uma linha referente a contatos intermoleculares. Na são apresentados, para cada resíduo de cada cadeia, a quantidade de contatos intermoleculares em que o resíduo está envolvido.

Interface (IFR - Interface Forming Residues )

Em um complexo (proteína/proteína, proteína/DNA) a região de interação entre duas cadeias é denominada Interface . Definição IFR: resíduos para os quais a área acessível por solvente calculada para as cadeias inseridas no complexo é menor que aquela calculada para as cadeias isoladas. Esta perda de área após a formação do complexo indica que o resíduo se encontra muito próximo da outra cadeia.

Extended Interface, identificada pelos resíduos grifados em azul. A Extended Interface é formada por resíduos que não perderam área acessível por solvente quando em complexo, mas possivelmente fazem contatos com resíduos que se encontram na outra cadeia.

Parâmetros



Estrutura Secundária O JPD apresenta três diferentes fontes de determinação de estruturas secundárias.SS_PDB: estruturas secundárias relatadas pelo autor no arquivo PDB.SS_DSSP: SS extraídas do banco de dados HSSP – (Homology-Derived Secondary Structure of Proteins) SS_Stride: SS calculadas de acordo com o método STRIDE – secondary STRucture IDEntification

ParâmetrosPrositeO Prosite (Hofmann,1999) é um banco de dados que identifica padrões de sítios que possuem funções importantes em proteínas conhecidas. Nesta linha, o JPD identifica se o resíduo pertence a algum padrão descrito no Prosite.

LP (Ligand Pocket forming residues): aminoácidos que têm átomos a uma distância de até 4 A do ligante.WC (Water Pocket forming residues): resíduos que estão a uma distância de até

4.0 A de moléculas de água cristalográficas.SF ( surface forming residues): amino ácidos que estão na superfície



Fator de Temperatura (Temp. Factor) 0 100 O Fator de Temperatura indica o grau de mobilidade dos átomos no cristal.

Na linha Temp. Factor, apresentada pelo JPD, estão coloridos o fator de temperatura do carbono alfa, o valor médio, e o valor máximo do resíduo. Posicionando-se o mouse sobre esta linha para um determinado resíduo, os valores aparecem.

Acessibilidade (Acessibility)Indica a quantidade de área acessível por solvente. Os valores são calculados através do

programa Surfv.

Acessibilidade de resíduos para cadeias em complexo: 0 214

Área acessível ao solvente para a situação em que a cadeia a que o resíduo pertence participa de um complexo de moléculas.

Acessibilidade de resíduos para cadeia isolada: 0 214

Área acessível ao solvente quando a cadeia a que o resíduo pertence está isolada.

Acessibilidade relativa de resíduos: 0 1

Razão entre valor de área acessível ao solvente quando a cadeia está isolada e valor máximo possível para o resíduo. Indica o percentual da área do resíduo exposta ao solvente.

Parâmetros



Parâmetros

Entropia Relativa (baixa alta)A Entropia Relativa é uma medida do grau de conservação em uma

determinada posição da seqüência protéica. Se a entropia relativa é baixa, há uma indicação de que o resíduo tende a permanecer o mesmo durante a evolução. Se e entropia relativa é alta, naquela posição a natureza promoveu diversas mudanças que não alteraram nem a estabilidade e nem a função da proteína.

Confiabilidade (Reliability): um indicador de confiança para a entropia relativa.

É a razão entre o número de seqüências que participam do alinhamento utilizado para cálculo da entropia relativa e o número total de seqüências utilizadas no alinhamento.

0 1

Se o valor de reliability é baixo, isto indica que a informação de entropia relativa para aquela posição é pouco confiável; se o valor de confiabilidade é alto, pode-se dizer que a informação sobre a entropia relativa para aquela posição é mais relevante.



Parâmetros

# SEQUENCE PROFILE AND ENTROPYSeqNo PDBNo V L I M F W Y G A P S T C H R K Q RELENT 1 1 E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 2 2 E 0 0 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 E 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 23 E 7 4 2 1 0 0 1 2 7 6 9 8 0 2 9 12 4 88 20 24 E 5 5 14 0 2 0 0 1 6 33 1 1 0 1 6 9 3 76 21 25 E 0 1 0 0 0 0 2 40 3 0 6 3 0 20 1 1 1 63 22 26 E 0 1 0 0 0 0 0 0 8 0 40 2 0 0 3 6 10 65 23 27 E 5 1 3 0 21 25 5 0 7 0 3 1 3 7 9 0 9 75 24 28 E 0 0 0 0 0 0 0 1 1 95 0 0 0 0 1 0 0 10 25 29 E 0 0 0 0 6 59 28 0 0 0 2 0 0 4 0 0 0 36

Entropia Relativa e Confiabilidade são informações extraídas do HSSP– Homology-Derived Secondary Structure of Proteins.



ParâmetrosÂngulos de torsão e (Dihedral Angles)

Indica a região em que o resíduo se encontra no Diagrama deRamachandran.O Diagrama de Ramachandran mostra se o amino ácido tem uma conformação permitida para uma macromolécula.Posicionando-se o mouse sobre esta linha, os valores dos ângulos de torsão calculados para o resíduo são apresentados.

Legenda JPD região mais favorável região permitida região generosamente permitida região não permitida



Um aspecto elementar da biologia envolve o reconhecimento entre moléculas. As interações entre macromoléculas biológicas dependem fortemente das características das superfícies que interagem.

Mapear as propriedades nas Mapear as propriedades nas superfícies molecularessuperfícies moleculares

Superfície: onde a ação acontece



Parâmetros

• O Potencial eletrostático na superfície da proteína é calculado utilizando-se o programa Grasp.

• Pode ser usado como ferramenta na análise da estrutura e função da proteína.

• Interações eletrostáticas governam as interações entre proteínas e ligantes, são importantes na determinação da estabilidade das proteínas, mapeamento de canais, etc.

• Demonstra a afinidade de determinadas regiões da superfície da proteína por determinados tipos de carga – positiva ou negativa.

Potencial Eletrostático (E.Potential) -180.0 180.0



Parâmetros

Curvatura na Superfície (Curvature)

A superfície de uma proteína não é plana, ela possui regiões côncavas e convexas.

Cavidades ou saliências na superfície protéica são um primeiro indicativo de que estas regiões constituem-se em sítios importantes para interação com outras moléculas.



Estrutura alvo Ligante Droga líder

Importância: Docking = Processo de encaixar duas moléculas em três dimensões.

Em aplicações de docking, a condição de complementaridade das superfícies das interfaces determina que a curvatura média das superfícies que interagem sejam opostas em sinal e iguais em magnitude.

Curvatura na Superfície (Curvature)Parâmetros



Curvatura na Superfície (Curvature) -1 1

Parâmetros

O cálculo da curvatura é feito utilizando-se o programa SurfRace e considerando-se os LHAs (Last Heavy Atoms) de cada aminoácido.



Amino ácidos hidrofóbicos, por não terem afinidade com a água, tendem a se agrupar no interior.Resíduos hidrofílicos, que têm afinidade com água, tendem a ficar na parte exterior da molécula.

Valores de hidrofobicidade de acordo com a escala de hidrofobicidade, determinada experimentalmente por Radzicka & Wolfenden

Hidrofobicidade -9 5

Parâmetros

Importância: FoldingUma importante força que parece dominar o processo de enovelamento das proteínas envolve a exclusão de moléculas de água do interior da proteína.

Procura-se saber quais partes da superfície da proteína tem mais chances de interagir entre si.



4ltz.pdb

ATOM 667 N SER 85 -1.980 3.118 19.736 1.00 13.21 ATOM 668 CA SER 85 -2.647 2.881 18.465 1.00 13.32 ATOM 669 C SER 85 -2.234 3.900 17.377 1.00 12.08 ATOM 670 O SER 85 -1.894 5.006 17.680 1.00 13.09 ATOM 671 CB ASER 85 -4.162 2.927 18.700 0.37 13.29 ATOM 672 CB BSER 85 -4.157 3.018 18.734 0.63 14.08 ATOM 673 OG ASER 85 -4.703 4.129 19.233 0.37 13.07 ATOM 674 OG BSER 85 -4.728 2.368 17.625 0.63 24.41

Dupla OcupânciaNa etapa de interpretação da densidade eletrônica, algumas vezes, o

cristalógrafo depara-se com a situação em que os átomos de um resíduo parecem ocupar diferentes posições no espaço para as diferentes moléculas de proteína no cristal.

Diz-se nestes casos que o resíduo apresenta conformação dupla e todas as coordenadas atômicas são relatadas. Estes resíduos são apresentados na linha Double Occupancy

Parâmetros



Esta função permite o mapeamento e a visualização de resíduos ou parâmetros apresentados na estrutura tridimensional da proteína. Isso permite, por exemplo, a identificação na estrutura das áreas mais conservadas na proteína.

Função Sting It

Funções



No seu modo de operação normal, o JPD exibe todas as cadeias da proteína em um único painel com uma barra de rolagem vertical.

No modo Split, a tela é dividida em dois painéis, cada um apresentando os parâmetros referentes a uma cadeia/proteína com barras de rolagem horizontal.

Para a iteratividade necessária no processo de modelagem por homologia, pode-se usar a função Two PDBs, que permite comparar o modelo com a estrutura que está sendo utilizada como template.

Funções Split e Two PDBsFunções



Permite que se verifique rapidamente todos os potenciais contatos para um determinado resíduo.

Quando ativada, marca o resíduo de interesse com a cor branca e todos os resíduos que são potenciais contatos na cor azul.

As barras correspondentes são apresentadas de forma intermitente. Também é possível mapear os contatos de Interface entre duas cadeias de maneira similar.

Função Map Contacts on Sequence

Funções



Funções

Em geral, as proteínas contém alguns resíduos que tem uma importância maior para a estabilidade de sua estrutura ou a realização de sua função. Um dos objetivos do JPD é exatamente apresentar um conjunto de parâmetros capaz de fornecer subsídios para a identificação destes resíduos. Por exemplo, resíduos conservados (baixa entropia relativa) na superfície pode ser indicativo de um sítio ativo.

A função Select Residues permite que resíduos sejam selecionados especificando um conjunto de restrições baseadas nos parâmetros apresentados pelo JPD.

Função Select Residues

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