Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лысуха
Coot-crystallography-software.png
главное окно Coot (версия 0.5pre)
Разработчики)Пол Эмсли
Кевин Д. Каутан
Первый выпуск2002 г.
Стабильный выпуск
0.9.4.1 [1] / 2 февраля 2021 г . ; 2 месяца назад ( 2 февраля 2021 г. )
Операционная системаWindows , Linux , OS X , Unix
ТипМолекулярное моделирование
ЛицензияСтандартная общественная лицензия GNU
Веб-сайтhttp://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/personal/pemsley/coot
http://www.biop.ox.ac.uk/coot/

Программа Coot ( Crystallographic Object-Oriented Toolkit ) [2] [3] используется для отображения и управления атомными моделями макромолекул, обычно белков или нуклеиновых кислот, с использованием трехмерной компьютерной графики . Он в первую очередь ориентирован на построение и проверку атомных моделей в трехмерных картах электронной плотности, полученных методами рентгеновской кристаллографии , хотя он также применялся к данным электронной микроскопии .

Обзор [ править ]

Кут отображает карты электронной плотности и атомные модели и позволяет манипулировать моделями, такими как идеализация, уточнение реального пространства, ручное вращение / перенос, подгонка твердого тела, поиск лигандов, сольватация, мутации, ротамеры и идеализация Рамачандрана . Программное обеспечение разработано таким образом, чтобы его было легко изучить для начинающих пользователей, что достигается за счет того, что инструменты для общих задач «обнаруживаются» через знакомые элементы пользовательского интерфейса (меню и панели инструментов) или за счет интуитивного поведения (элементы управления мышью). Последние разработки повысили удобство использования программного обеспечения для опытных пользователей за счет настраиваемых привязок клавиш, расширений и обширного интерфейса сценариев.

Coot - бесплатное программное обеспечение , распространяемое под лицензией GNU GPL. Он доступен на веб-сайте Coot [4] первоначально в Йоркском университете , а теперь в Лаборатории молекулярной биологии MRC . Предварительно скомпилированные двоичные файлы также доступны для Linux и Windows с веб-страницы и CCP4 , а для Mac OS X через Fink и CCP4. Дополнительная поддержка доступна через вики Coot и активный список рассылки COOT. [5] [6]

Основной автор - Пол Эмсли ( MRC-LMB в Кембридже ). Среди других участников - Кевин Каутан, Бернхард Локамп и Стюарт МакНиколас ( Йоркский университет ), Уильям Скотт ( Калифорнийский университет в Санта-Круз ) и Юджин Криссинель ( Дарсбери лаборатория ).

Особенности [ править ]

Coot можно использовать для чтения файлов, содержащих трехмерные атомно-координатные модели макромолекулярных структур в различных форматах, включая файлы pdb , mmcif и Shelx. Затем модель можно вращать в 3D и просматривать с любой точки обзора. Атомная модель по умолчанию представлена ​​в виде палочки с векторами, представляющими химические связи. Две половины каждой связи окрашены в соответствии с элементом атома на этом конце связи, что позволяет визуализировать химическую структуру и идентичность способом, знакомым большинству химиков.

Кут также может отображать электронную плотность, которая является результатом экспериментов по определению структуры, таких как рентгеновская кристаллография и ЭМ-реконструкция. Плотность очерчена с помощью 3D-сетки. Уровень контура контролируется с помощью колесика мыши для легкого управления - это дает пользователю простой способ получить представление о трехмерном профиле электронной плотности без визуального загромождения множества уровней контура. Электронная плотность может быть считана в программу из форматов карты ccp4 или cns , хотя более распространено вычисление карты электронной плотности непосредственно из данных дифракции рентгеновских лучей, считанных из файлов mtz, hkl, fcf или mmcif.

Кут предоставляет обширные возможности для построения и уточнения модели (т. Е. Настройки модели для лучшего соответствия электронной плотности) и для проверки (т. Е. Проверки того, что атомная модель согласуется с экспериментально полученной электронной плотностью и имеет химический смысл). Самым важным из этих инструментов является реальный механизм обработки пространства, который оптимизирует соответствие части атомной модели электронной плотности в реальном времени с графической обратной связью. Пользователь также может вмешаться в этот процесс, перетащив атомы в нужные места, если исходная модель находится слишком далеко от соответствующей электронной плотности.

Инструменты для построения моделей [ править ]

Coot Real Space Refinement (Уточнение реального пространства)
Coot Добавить конечный остаток

Инструменты для построения общей модели:

  • Режим C-альфа-дубинки - проследите основную цепь белка, разместив правильно расположенные альфа-атомы углерода.
  • Ca Zone -> Mainchain - преобразует начальный след альфа-углеродных атомов в полный след основной цепи.
  • Поместите здесь спираль - подгоните последовательность аминокислот в конформации альфа-спирали к плотности.
  • Поместите нить сюда - поместите последовательность аминокислот в конформации бета-цепи в плотность.
  • Идеальная ДНК / РНК - создайте идеальный фрагмент ДНК или РНК.
  • Найдите лиганды - найдите и установите модель для любой небольшой молекулы, которая может быть связана с макромолекулой.

Инструменты для перемещения существующих атомов:

  • Зона уточнения реального пространства - оптимизируйте соответствие модели электронной плотности, сохраняя при этом стереохимию.
  • Регуляризовать зону - оптимизировать стереохимию.
  • Зона подгонки твердого тела - оптимизация подгонки твердого тела к электронной плотности.
  • Повернуть / переместить зону - вручную расположить твердое тело.
  • Инструменты Rotamer (автоматическая подгонка ротамера, ручная подгонка, изменение и автоматическая подгонка, простое изменение)
  • Редактирование кручения (редактирование углов хи, редактирование кручений главной цепи, общих кручений)
  • Другие белковые инструменты (обратный пептид, обратная боковая цепь, цис <-> транс)

Инструменты для добавления атомов в модель:

  • Найти воды - добавить в модель упорядоченные молекулы растворителя
  • Добавить концевой остаток - удлинить белковую или нуклеотидную цепь
  • Добавить альтернативное соответствие
  • Поместите атом в указатель

Инструменты проверки [ править ]

Инструмент проверки графика Кут Рамачандран
Инструмент проверки соответствия плотности лыжи

В кристаллографии макромолекул наблюдаемые данные часто являются слабыми, а отношение наблюдаемых параметров к параметрам близко к 1. В результате в некоторых случаях можно встроить неверную атомную модель в электронную плотность. Чтобы этого избежать, требуется тщательная проверка. Coot предоставляет ряд инструментов проверки, перечисленных ниже. После построения исходной модели обычно проверяют все это и пересматривают любые части модели, которые выделены как проблемные, перед размещением атомных координат в общедоступной базе данных.

  • График Рамачандрана - проверка торсионных углов белковой цепи.
  • Kleywegt сюжет - исследовать различия между кручениями NCS-связанными цепями.
  • Неправильные хиральные объемы - проверьте хиральные центры с неправильной настройкой.
  • Немоделированные капли - проверьте электронную плотность, не учтенную существующими атомами.
  • Пики на карте различий - проверьте, нет ли больших различий между наблюдаемой и рассчитанной плотностью.
  • Проверить / удалить воды - проверить наличие молекул воды, не подходящих по плотности.
  • Проверить водоемы по отклонению карты разницы
  • Анализ геометрии - проверьте наличие невероятных длин соединений, углов и т. Д.
  • Пептидный омега-анализ - проверка на наличие неплоских пептидных связей.
  • Анализ отклонения температурного фактора -
  • Выбросы B-фактора GLN и ASN -
  • Ротамерный анализ - проверка на необычные конформации боковых цепей белка.
  • Анализ соответствия плотности - определите части модели, которые не соответствуют плотности.
  • Столкновения зондов - проверьте наличие атомов водорода в неподходящей среде (с помощью Molprobity).
  • Различия NCS - проверьте общие различия между цепочками, относящимися к NCS.
  • Pukka puckers - проверьте необычные конформации ДНК / РНК.

Архитектура программы [ править ]

Структура лысухи

Coot построен на нескольких библиотеках. Кристаллографические инструменты включают библиотеку Clipper [7] для управления электронной плотностью и предоставления кристаллографических алгоритмов, а также MMDB [8] для управления атомными моделями. Другие зависимости включают FFTW и Научную библиотеку GNU .

Большая часть функциональных возможностей программы доступна через интерфейс сценариев, который обеспечивает доступ как из языков сценариев Python, так и из языков Guile.

Отношение к CCP4mg [ править ]

Программное обеспечение для молекулярной графики CCP4mg [9] [10] от Collaborative Computational Project Number 4 является родственным проектом, с которым Coot имеет общий код. Проекты ориентированы на несколько иные проблемы: CCP4mg занимается презентационной графикой и фильмами, а Coot занимается построением и проверкой моделей.

Влияние на сообщество кристаллографических вычислений [ править ]

Программное обеспечение приобрело значительную популярность, обогнав широко используемые пакеты, такие как 'O', [11] XtalView, [12] и Turbo Frodo. [13] С 2004 года первичная публикация цитируется более чем в 25 000 независимых научных статей. [14]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Выпуск 0.9.4.1" . 2 февраля 2021 . Проверено 4 марта 2021 года .
  2. ^ П. Эмсли; Б. Лохкамп; WG Scott; Каутан (2010). « Особенности и развитие лысухи » . Acta Crystallographica . D66 (4): 486–501. DOI : 10.1107 / s0907444910007493 . PMC 2852313 . PMID 20383002 .  
  3. ^ П. Эмсли; К. Каутан (2004). « Кут: инструменты построения моделей для молекулярной графики » . Acta Crystallographica . D60 (12): 2126–2132. DOI : 10.1107 / s0907444904019158 . PMID 15572765 . 
  4. ^ "Лысуха" . Mrc-lmb.cam.ac.uk . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  5. ^ "Лысуха - CCP4 wiki" . Strucbio.biologie.uni-konstanz.de . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  6. ^ "Coot List At Www.Jiscmail.Ac.Uk" . JISCMail . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ «Доктор Кевин Каутан - О сотрудниках Йоркского университета» . Ysbl.york.ac.uk . 2014-10-23 . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ [1]
  9. ^ Л. Поттертон, С. МакНиколас, Э. Криссинель, Дж. Грубер, К. Каутан, П. Эмсли, Г. Н. Муршудов, С. Коэн, А. Перракис и М. Ноубл (2004). « Развитие проекта молекулярной графики CCP4 » . Acta Crystallogr . D60 : 2288–2294.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ [2]
  11. ^ "Домашняя страница Алвина Джонса" . Xray.bmc.uu.se . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  12. ^ «Программное обеспечение CCMS - XtalView» . Sdsc.edu . 2006-08-09 . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  13. ^ "Турбо Фродо Описание" . Csb.yale.edu . 1999-03-26 . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  14. ^ "Инструменты построения модели Coot для молекулярной графики - Google Scholar" . Scholar.google.co.uk . Проверено 27 февраля 2017 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Веб-сайт Coot