प्रोटीन के प्रतिनिधित्व के "कार्टून" प्रकार का गणितीय वर्णन कैसे किया जा सकता है?


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प्रोटीन को आमतौर पर एक कार्टून रूप में दर्शाया जाता है, जिसमें arrows शीट तीर के रूप में और कॉइल के रूप में α हेलीकॉप्टर होते हैं:

उदाहरण एक प्रोटीन का कार्टून प्रतिनिधित्व

मैं सोच रहा था, क्या कहीं ऐसा संदर्भ है जो इस प्रतिनिधित्व के निर्माण का वर्णन करता है? यही है, इन ग्राफिक्स के निर्माण के लिए किन गणितीय वस्तुओं का उपयोग किया जाता है, और जिन पर परमाणुओं / दिशाओं का निर्माण किया जाता है?

जवाबों:


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अलग-अलग पैकेज के लिए कुछ एल्गोरिदम स्रोत कोड से उपलब्ध हैं। PyMol एक ऐसा है, और VMD का स्रोत भी सुलभ है।

मैंने 1990 के दशक में वीएमडी के रिबन एल्गोरिथ्म को लागू किया। पहला कदम संरचना निर्धारण है - अमीनो एसिड कहां हैं? जो एक श्रृंखला में जुड़े हुए हैं? C- अल्फा परमाणु कहाँ हैं?

अगला, जैसा कि काइल ने कहा था, वह तख़्ती है। VMD नियंत्रण बिंदुओं के रूप में C-अल्फाजों के साथ एक कैटमूल-रोम स्लाइन का उपयोग करता है। यह एक तीसरा क्रम है, और स्प्लिन सी-अल्फा के माध्यम से जाता है। यदि आप गणित का काम करते हैं, तो एक एकल निशुल्क पैरामीटर है, जो नियंत्रण बिंदु के चारों ओर घूमने के लिए कितना कठोर है। मैंने कुछ मूल्यों की कोशिश की जब तक कि मुझे वह नहीं मिला, जो एस्टिथेटिक रूप से प्रसन्न था।

अंत को कैसे संभालना है, इसके बारे में भी कुछ चालाकी है, जिसमें पर्याप्त सी-अल्फ़ा नहीं है। मैंने अन्य अंक प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त कदम उठाए।

वह रास्ता देता है। पथ के साथ एक परिपत्र बाहर निकालना एक ट्यूब देता है। आप एक दीर्घवृत्त देने के लिए क्रॉस-सेक्शन की रेडियों को अलग-अलग कर सकते हैं, और थोड़ा अधिक काम के साथ रिबन को परिभाषित कर सकते हैं।

समस्या सही मानदंड खोजने की है, ताकि रिबन को अल्फा हेलिक्स के साथ जोड़ दिया जाए। मैंने विभिन्न चीजों की कोशिश की, फिर छोड़ दिया, Raster3D कार्यान्वयन को देखा, इसे उपयोग करने की अनुमति प्राप्त की, और कहा कि VMD में जोड़ा गया। यह पिछले वेक्टर मानदंड और सी-अल्फा ट्रेस द्वारा परिभाषित वर्तमान मानदंड है। मुझे इस बात पर ध्यान देना होगा कि यह फिर से कैसे काम करता है। दिलचस्प बात यह है कि रैस्टर 3 डी के लेखक ईथन मेरिट ने बताया कि उन्हें एफआरडीओ से वह बिट कोड मिला है, इसलिए इसका एक लंबा इतिहास है।

वीएमडी में अब "न्यूब्रिक्स" है, जिसे मेरे समय के बाद लागू किया गया था। मुझे नहीं पता कि यह कैसे काम करता है।

एक अल्फा हेलिक्स करने का सबसे आसान तरीका पहली से आखिरी अवशेषों तक एक रेखा खींचना है; रेखा के साथ एक वृत्त निकालें और आपके पास एक सिलेंडर है। आप हेलिक्स के लिए एक रैखिक सर्वश्रेष्ठ-फिट भी कर सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि छोटे हेलिकॉप्टर के लिए समस्याएं पैदा हुईं। ऐसा करने के लिए अधिक चालाक तरीके होने की संभावना है, जिसमें काइल जैसे तरीकों का सुझाव दिया गया है, जो नरम झुकता की अनुमति देता है।

बीटा स्ट्रैंड आसान हैं। दो नियंत्रण पथ हैं, प्रत्येक पक्ष के लिए एक। वे स्ट्रैंड पथ और सामान्य को परिभाषित करते हैं। आपको ट्विस्ट के साथ थोड़ा सावधान रहना होगा, ताकि आपके स्ट्रैंड में 290 डिग्री तक ट्विस्ट न हो जब इसे 70 डिग्री पर ट्विस्ट करना चाहिए, लेकिन इसे हैंडल करना मुश्किल नहीं था।

एक कठिन हिस्सा, जिसका आपने उल्लेख नहीं किया है, यह पता लगाने का तरीका है कि अल्फा-हेलिक्स और बीटा-स्ट्रैंड्स कहाँ स्थित हैं। कुछ पीडीबी रिकॉर्ड में यह सब नहीं होता है। मैंने उसके लिए एक 3-पार्टी टूल, स्ट्राइड, का उपयोग किया और उसका उपयोग किया। वारेन ने अपना खुद का एल्गोरिदम लागू किया। रोजर सायले ने Raster3D के लिए DSSP का अपना संस्करण लागू किया।


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मैं इस पर एक छुरा ले जाऊँगा।

प्रोटीन कार्टून (रिबन के रूप में भी जाना जाता है) प्रतिनिधित्व तीन प्रकार के प्रोटीन माध्यमिक संरचना के अनुरूप तीन भागों से मिलकर बनता है।

  • रैंडम कॉइल (हरे रंग में दिखाया गया है) - एक बी-स्पलाइन, आमतौर पर ऑर्डर 2 या 3, प्रत्येक अमीनो एसिड अवशेषों के अल्फा-कार्बन से गुजरते हुए। कभी-कभी स्पीन भी अमीनो-नाइट्रोजेन से होकर गुजरता है, ताकि प्रोटीन की अधिक बारीकी से दिखाया जा सके।
  • अल्फा हेलिक्स (लाल रंग में दिखाया गया है) - एक चपटा 'रिबन' आकार के साथ एक और पट्टी जो हेलिक्स में अवशेषों द्वारा गठित एक काल्पनिक सिलेंडर के चारों ओर घूमती है।
  • बीटा शीट्स (पीले रंग में दिखाया गया है) - पेप्टाइड विमान (अल्फा-कार्बन, कार्बोनिल-कार्बन और कार्बोनिल-ऑक्सीजन द्वारा गठित विमान) के माध्यम से गुजरने वाले चौड़े, सपाट तीर के आकार के साथ विभाजन। तीर के शीर्ष पर सामान्य वेक्टर पेप्टाइड विमान का सामान्य है। तीर एन-टर्मिनस से प्रोटीन श्रृंखला के सी-टर्मिनस की ओर इशारा करते हैं।

रिबन आरेखों पर विकिपीडिया पृष्ठ में प्रोटीन संरचना दिखाने के लिए इस प्रकार के दृश्य की उत्पत्ति पर अतिरिक्त जानकारी है।

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