리본 다이어그램

Ribbon diagram
혈액(스틱)과 산소(적구)에 결합된 미오글로빈 리본 다이어그램(PDB: 1MBO)

Richardson 다이어그램으로도 알려진 리본 다이어그램은 단백질 구조의 3D 도식 표현이며 오늘날 사용되는 가장 일반적인 단백질 묘사 방법 중 하나입니다.리본은 단백질 골격의 전체 경로와 구성을 3D로 나타내며, 인접 영상의 미오글로빈 활성 부위에 결합된 산소 원자의 공과 같이 전체 원자 구조의 세부 사항을 걸 수 있는 시각적 프레임워크 역할을 한다.리본 다이어그램은 폴리펩타이드 골격을 통해 매끄러운 곡선을 보간함으로써 생성된다.α-리본은 코일 리본 또는 두꺼운 튜브, β-리본은 화살표, 비전도성 코일 또는 루프는 라인 또는 얇은 튜브로 표시됩니다.폴리펩타이드 체인의 방향은 로컬 화살표로 표시되며, 리본 길이를 [1]따라 전체적으로 컬러 램프로 표시될 수 있습니다.

리본 다이어그램은 단순하지만 강력하며 분자 구조의 시각적 기본(뒤틀림, 접힘 및 펴짐)을 표현합니다.이 방법은 단백질 구조의 전체적인 구성을 성공적으로 묘사했으며, 3차원적 특성을 반영하고 전문 구조 생물학자와 다른 과학자, 학생,[2] 일반 대중이 이러한 복잡한 물체를 더 잘 이해할 수 있도록 했다.

트리오스 P 이성질화효소 단량체의 리본 도식(J. Richardson, 1981년 수기 그림) (PDB: 1TIM)

역사

제인 S가 손으로 그린 첫 번째 리본 도표입니다. 1980년 리처드슨은 [3][4](이전 개별 [3]그림에 영향을 받은) 체계적으로 제작된 최초의 3D 단백질 구조 설계도였다.그것들은 단백질[5] 화학의 진보(현재 Anatax에서 주석 형태로 이용 가능) 기사에 대한 단백질 구조의 분류를 설명하기 위해 만들어졌다.이 도면은 원자 좌표의 Cα 트레이스 인쇄물 위에 트레이스 용지에 펜으로 윤곽을 그리고 색연필이나 [6]파스텔로 음영 처리했다. 이들은 위치를 보존하고, 백본 경로를 매끄럽게 하며, 시각적 [4]외관을 명확히 하기 위해 작은 국소 변화를 통합했다.오른쪽의 트리오스 이성질화효소 리본 그림뿐만 아니라 다른 손으로 그린 예로는 프리알부민, 플라보독신, Cu,Zn 슈퍼옥사이드 디스무타아제 등이 표시되었다.

1982년 아서 M. Lesk와 동료들은 처음에 Protein Data [7]Bank 파일을 입력으로 사용하는 계산 구현을 통해 리본 다이어그램의 자동 생성을 가능하게 했습니다.이 개념적으로 단순한 알고리즘은 펩타이드 평면에 입방체 다항식 B-스플라인 곡선을 적합시킨다.대부분의 최신 그래픽 시스템은 기본 도면 프리미티브로 B 스플라인 또는 Hermite 스플라인을 제공합니다.한 가지 유형의 스플라인 구현이 각 Cα 가이드 포인트를 통과하여 정확하지만 처진 곡선을 생성합니다.손으로 그린 리본과 대부분의 컴퓨터 리본(여기에 표시된 리본 등)은 모두 약 4개의 연속된 가이드 포인트(일반적으로 펩타이드 중간 지점)에 걸쳐 매끄럽게 처리되어 시각적으로 더 즐겁고 이해하기 쉬운 표현을 할 수 있다.며 스무드빔 β-strands을 보존하는 나선형 나선형에 맞는 반경을 주는 것. 처음 마이크는 카슨 덕에 그의 Ribbons program[8]고 나중에 kinemage graphics[9]의 오픈 소스 메이지 GNU/리눅스 프로그램과 같은 다른 분자 그래픽 소프트웨어, 각색으로 개발된 그 splines 오프셋 지역 만곡을 지칭하는 비례에 의해 그 r.를 수정할 수 있ibbon이미지(기타 예: 1XK8 트리머 및 DNA 중합효소).

리본 다이어그램은 시작 이후 현재까지 단백질 구조의 가장 일반적인 단일 표현이며 저널이나 교과서의 표지 이미지 선택이다.

현재의 컴퓨터 프로그램

Tubby 단백질 구조의 PyMol 리본(PDB: 1C8Z)

리본 도면을 그리는 데 사용되는 인기 있는 프로그램 중 하나는 몰스크립트입니다.Molscript는 Hermite 스플라인을 활용하여 코일, 턴, 스트랜드 및 나선형 좌표를 생성합니다.곡선은 방향 벡터에 의해 유도되는 모든 제어점(Cα 원자)을 통과합니다.이 프로그램은 Arthur M.에 의해 전통적인 분자 그래픽에 기초해 만들어졌다. 레스크, 칼 하드만, 그리고 존 [10]프리스틀.Jmol은 웹에서 분자 구조를 탐색하기 위한 오픈 소스 Java 기반 뷰어입니다. 리본의 단순화된 "카툰" 버전이 포함되어 있습니다.DeepView(예: urease) 및 MolMol(예: SH2 도메인)과 같은 다른 그래픽 프로그램에서도 리본 이미지가 생성됩니다.KiNG는[11] Java 기반의 Mage의 후속 버전입니다(예: α-hemolysin 탑 뷰 및 사이드 뷰).

UCSF Kimera는 리본과 같은 시각화를 포함하는 강력한 분자 모델링 프로그램이며, 특히 극저온 전자 현미경 데이터의 [12]변형된 모양과 결합할 수 있는 능력으로 유명합니다.Warren DeLano의 [13]PyMOL은 인기 있고 유연한 분자 그래픽 프로그램(Python 기반)으로 인터랙티브 모드로 작동하며 리본 다이어그램 및 기타 많은 표현을 위한 프레젠테이션 품질의 2D 이미지를 생성합니다.

특징들

Spiral helix ribbons, beta-strand arrows, and smoothed loops, hand-drawn by Jane Richardson
이차[4][5] 구조
α-헬리시스 펩타이드 평면을 거의 따라가는 리본 평면을 가진 원통형 나선형 리본.
β-스트랜드 두께가 가로 4분의 1 정도로 아미노에서 카르복시 끝까지의 방향과 꼬임을 나타내는 화살.인접한 가닥들이 일제히 뒤틀리기 때문에 β-solid는 통일된 것으로 보인다.
루프 및 기타
비반복 루프 Cα 트레이스의 평탄한 경로를 따라 전방이 더 두껍고 후방을 향해 가는 둥근 로프.
루프와 나선 사이의 접합부 가늘고 긴 나선형 리본으로 서서히 펴지는 둥근 로프.
기타 기능
폴리펩타이드 방향

NH2 및 COOH 흰개미

 둘 중 하나 또는 둘 다에 작은 화살표가 표시됩니다.β스트랜드에 대해서는 화살표의 방향이 충분하다.오늘날 폴리펩타이드 사슬의 방향은 종종 컬러 램프로 표시됩니다.
디술피드 결합 연동 SS 기호나 지그재그, 마치 번개처럼.
보철기 또는 억제제 막대기 피규어 또는 공 & 막대기.
금속 구체.
음영 및 색상 음영 또는 색상은 다이어그램에 치수성을 더합니다.일반적으로 앞쪽의 특징이 가장 높고 뒤쪽의 특징이 가장 낮습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Smith, Thomas J. (October 27, 2005). "Displaying and Analyzing Atomic Structures on the Macintosh". Danforth Plant Science Center. Archived from the original on 28 March 2002.
  2. ^ Richardson, D. C.; Richardson, J. S. (January 2002). "Teaching Molecular 3-D Literacy". Biochemistry and Molecular Biology Education. 30 (1): 21–26. doi:10.1002/bmb.2002.494030010005.
  3. ^ a b 를 클릭합니다Richardson, Jane S. (2000), "Early ribbon drawings of proteins", Nature Structural Biology, 7 (8): 624–625, doi:10.1038/77912, PMID 10932243.
  4. ^ a b c 를 클릭합니다Richardson, Jane S. (1985), "Schematic Drawings of Protein Structures", Methods in Enzymology, Methods in Enzymology, 115: 359–380, doi:10.1016/0076-6879(85)15026-3, ISBN 978-0-12-182015-2, PMID 3853075.
  5. ^ a b 를 클릭합니다Richardson, Jane S. (1981), "Anatomy and Taxonomy of Protein Structures", Advances in Protein Chemistry, Advances in Protein Chemistry, 34: 167–339, doi:10.1016/S0065-3233(08)60520-3, ISBN 978-0-12-034234-1, PMID 7020376.
  6. ^ "Science's 'Mother of Ribbon Diagrams' celebrates 50 years at Duke". Duke Stories. 2018-10-19. Retrieved 2020-06-09.
  7. ^ 를 클릭합니다Lesk, Arthur M.; Hardman, Karl D. (1982), "Computer-Generated Schematic Diagrams of Protein Structures", Science, 216 (4545): 539–540, Bibcode:1982Sci...216..539L, doi:10.1126/science.7071602, PMID 7071602.
  8. ^ 를 클릭합니다Carson, M.; Bugg, C. E. (1986), "Algorithm for Ribbon Models of Proteins", Journal of Molecular Graphics, 4 (2): 121–122, doi:10.1016/0263-7855(86)80010-8.
  9. ^ Richardson, D. C.; Richardson, J. S. (January 1992), "The kinemage: a tool for scientific communication", Protein Science, 1 (1): 3–9, doi:10.1002/pro.5560010102, PMC 2142077, PMID 1304880
  10. ^ MolScript v2.1: About the program
  11. ^ Chen, V. B.; Davis, I. W.; Richardson, D. C. (2009), "KING (Kinemage, Next Generation): A versatile interactive molecular and scientific visualization program", Protein Science, 18 (11): 2403–2409, doi:10.1002/pro.250, PMC 2788294, PMID 19768809
  12. ^ 를 클릭합니다Goddard, Thomas D.; Huang, Conrad C.; Ferrin, Thomas E. (2005), "Software Extensions to UCSF Chimera for Interactive Visualization of Large Molecular Assemblies", Structure, 13 (3): 473–482, doi:10.1016/j.str.2005.01.006, PMID 15766548.
  13. ^ 를 클릭합니다Brunger, Axel T.; Wells, James A. (2009), "Warren L. DeLano, 21 June 1972-3 November 2009", Nature Structural & Molecular Biology, 16 (12): 1202–1203, doi:10.1038/nsmb1209-1202, PMID 19956203.
Wikimedia Commons에는 리본 다이어그램과 관련된 미디어가 있습니다.