万見で PDB のデータを体験する PDBj サテライトワークショップ鈴木博文 PDBj / 大阪大学蛋白質研究所 1

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まいかこしの
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1 万見で PDB のデータを体験する PDBj サテライトワークショップ鈴木博文 PDBj / 大阪大学蛋白質研究所 1

2 講習の概要対象者生体分子の構造研究の未経験者初心者講習内容最低限必要な知識今すぐ役立つ知識データベースの構造データを体験する時間の都合で講習内容を一部省略する可能性がありますご了承ください 2

3 利用するパソコンについてハードウェア構造ビューアを利用するのでそれなりの性能のもの ( 2 年前の最安価な PC レベルで可能 ) ソフトウェア Java 実行環境が必要 OS は問わない Win/Mac/Linux Internet Explorer は適していない (ver7 以前は非対応 ) Firefox, Chrome, Safari, Opera など 3

4 体験 1: タミフルの働きを見てみる ( 万見を使ってみる ) 4

5 タミフルについて知りたくなったシナリオ : インフルエンザ治療薬タミフルについて知りたくなった Google でタミフルを検索 Wikipedia のオセルタミビルがヒット以下の情報を得られる - タミフルは商品名で有効成分名はオセルタミビル - ノイラミニダーゼという蛋白質を阻害する PDBj のページ ( でオセルタミビルを検索クリックすると日本語になるオセルタミビルと入力 5

6 ノイラミニダーゼとオセルタミビルデータの概要 (A 型インフルエンザウイルス由来のノイラミニダーゼとオセルタミビル ) クリックすると日本語になる検索結果万見というページを開く 6

7 万見で見るノイラミニダーゼマウス操作で自由な方向に向けられるこのページはいったい何? 右上のヘルプをクリック万見は生体分子の 3 次元構造を気軽に眺めて見て動かして回して学んで楽しむためのウェブページです 7

8 オセルタミビルはどこ? 右上の構成要素ボタンをクリックすると構成要素パネルが現れる G39 というボタンを押すと左のパネルの中でオセルタミビルが光る 8

9 蛋白質は集まって働く PDB に登録されているのは非対称単位という単位構造実際に働くときの生物学的単位とは違う場合が多い右上のデータボタンをクリックするとデータパネルが現れる生物学的単位の 1 というボタンを押すと生物学的単位が見られる 9

10 表示スタイルを変えてみる標準ではリボンモデル ( カートゥーンリボンモデル ) という模式的なモデルで表示される右上のスタイルボタンをクリックするとスタイルパネルが現れるボタンを押すとそれぞれの表示スタイルに切り替わる 10

11 解説 1: 万見とは? 11

12 万見ってなに? 3 次元構造を見ることを主題としたウェブサイト複雑な構造やそのデータの意味を簡単な操作でわかりやすく見たり知ったりできるページを目指した PDB と EMDB のほとんどの構造を見られる 12

13 万見がないとき関連データベース PDB ユーザーの作業 : データベースへのアクセスダウンロード構造ビューアへの入力操作 EMDB ユーザー構造ビューア 13

14 万見があるとき関連データベースユーザーの作業 : 万見へのアクセスと操作 PDB 万見 EMDB ユーザー構造ビューア Jmol/jV 14

15 万見へのアクセス Yorodumi か万見を検索 c あるいは PDBj のトップページの左メニューのリンクから URL 15

16 体験 2: タミフルの結合部位を見てみる ( より高度な利用 ) 16

17 準備手順 - 現在のページを再読込 (Windows なら F5 キー ) ( 別のデータを開いていたら 3cl0 を開き直す ) 表示が初期状態に戻る - 左上の万見ロゴの右の設定ボタンを押し多機能モードにチェックパネルの種類やボタンなどの数が増える ( 設定はブラウザに保存される ) - ビューアの表示が遅い場合は表示パネルビューア行の高画質 ( 低速 ) のチェックを外す 17

18 結合部位を見る手順 - 機能部位パネル 2 行目 (G39 ) の部位ボタンを押すオセルタミビルの結合部位が選択される - スタイルパネルチェーン行カートゥーンと B&S ボタンを押す ( カートゥーンボタンにマウスを会わせると出てくるボタン ) 結合部位の側鎖が表示される - 表示パネル中心行選択したものボタンを押す結合部位が中心に移動する - 表示パネルのズームスライダーと断面スライダーを調節し結合部位がよく見えるようにする 18

19 オセルタミビル結合部位その他の操作 - クリックするとコマンドパネルに原子名が表示される - クリックした要素に該当する構成要素パネルの選択ボタンの色が変わる - ダブルクリックで任意の原子間の距離を測定 - アミノ酸配列が表示されているボックスで文字列を選択すると該当する部分が選択状態になる 19

20 ノイラミニダーゼについて詳しくは 20

21 解説 2: 非対称単位と生物学的単位 21

非対称単位とは? PDB に登録されているデータは非対称単位 (Asymmetric unit) という単位の構造データ非対称単位単位格子結晶全体 http://www.pdb.

22 非対称単位とは? PDB に登録されているデータは非対称単位 (Asymmetric unit) という単位の構造データ非対称単位単位格子結晶全体 Structures/bioassembly_tutorial.html 22

23 非対称単位は生物学的じゃない? 非対称単位生物学的単位 ( 生物学的集合体 ) PDB-3ixk 3mer/1mer PDB-1oel 7mer/14mer PDB-2xea らせん対称 PDB-1thd 正二十面体対称 23

24 体験 3: 生物学的集合体を見てみる 24

25 生物学的集合体を見てみる手順 - 万見で PDB-3ixk を開く開くパネル ID を指定行の入力ボックスに 3ixk と入力し Enter キーを押す Beta-secretase 1 の構造が表示される - 構成要素パネル L 型ポリペプチドを確認同じポリペプチド 3 本からなっていることが分かる - データパネル集合体の各ボタンを押してみる表示される構造を確認 ( クリックすると該当する構成要素のボタンの色が変化する ) - 同様のことを 3k0g で試してみる 25

26 3k0g の生物学的集合体登録構造 ( 非対称単位 ) 単位格子生物学的単位 #1 26

27 体験 4: 複数モデルのデータを見てみる 27

28 NMR アンサンブル構造を見てみる手順 - 万見で 2kxl を開く Cyclic nucleotide-gated potassium の構造が表示される - 複数 (15 個 ) のモデルが重なって表示されていることを確認解析手法 ( 主に NMR) によっては複数通りの構造モデルとして登録されている - データパネル NMR アンサンブルの各ボタンを押してみる表示される構造を確認 - スタイルパネルカートゥーンと B&S ボタンで側鎖を表示しデータパネル NMR アンサンブルのアニメーションとして再生を押す静止画だと側鎖のアンサンブルは見にくいアニメーションなら見やすい 28

29 アンサンブル構造を見てみる代表的なモデルモデル #1 全 15 モデル重ね合わせ 29

30 体験 5: 最も単純なウイルスタバコモザイクウイルス (TMV) を見てみる 30

31 タバコモザイクウイルス (TMV) タバコモザイクウイルス :TMV - タバコなどの植物に感染する - もっとも単純なウイルスのひとつ - 長さ約 300 nm 直径約 18 nm - 1 本の RNA 鎖と 2130 個の 1 種類のタンパク質からなる画像 : 今月の分子 (Molecule of the Month) 31

32 どれが蛋白質? どれが RNA? 構成要素パネルの各ボタンを押してみる ( 蛋白質はポリペプチドの一種 ) 32

33 集合体構造を見るデータパネル生物学的単位 1 のボタンを押す構成要素パネルのボタンを押して見る 33

34 表示スタイルを変えてみる手順 - スタイルパネル選択タンパク質ボタンを押し色紫色のボタンを押し透明度のスライダーをいちばん右へ移動タンパク質部分が半透明の紫色になる - スタイルパネル選択 DNA/RNA を押し原子空間充填ボタンを押し色虹色グループボタンを押す RNA が目立つ - 選択リセットボタンを押し選択状態をリセット - 表示パネル断面スライダーを調節 34

35 体験 6: 最も大きなウイルス ( の仲間 ) のミミウイルスを見てみる 35

36 EMDB は PDB とは別のデータベースデータベース名データ特徴 PDB EMDB 種々の手法 ( 主に X 線結晶学 ) による原子モデル電子顕微鏡による 3 次元マップ原子レベルの分解能部分構造が多い低分解能なデータが多い複雑な分子大きな分子などの全体構造など万見は両方のデータを見ることができる 36

37 巨大ウイルスの中身を見てみる手順 - EMDB-5039 をひらく ( 開くパネル ID を指定行の入力ボックスに 5039 と入力し Enter キーを押す ) ミミウイルスの構造が表示される - スタイルパネル表面のスタイル行の塗りつぶしのチェックを外しメッシュをチェックし透明度スライダーを調節中に構造体があることがわかる塗りつぶし表示半透明のメッシュ表示 37

38 体験 7: タンパク質を作る分子機械を見る EMDB と PDB のデータを合わせてみる 38

39 リボソームは蛋白質製造工場今月の分子 : 70S リボソーム 39

40 万見で EMDB のデータを見てみる万見の開くパネルの ID 欄に 1480 と入力 EMDB-1480 のページ 40

41 ハイブリッドなデータ 2 種類のデータベース合計 3 種類のデータを重ねて表示あてはめたモデルの 2 つの表示チェックボックスをチェック 41

42 蛋白質工場は何でできているか? 構成要素パネルを開くリボソームには RNA が多く含まれていることがわかる 42

43 体験 8: ウイルスの細胞侵入のメカニズムを見る 43

44 ウイルスと受容体の構造解析ウイルスここが知りたい! ウイルス受容体細胞受容体で飽和したウイルスを構造解析 44

45 コクサッキーウイルスの例手順 - PDB-1z7z をひらく - データパネル集合体行 1: 主鎖のみボタンを押す正 20 面体対称構造が表示される - 構成要素パネル chain-i の選択ボタンを押すウイルス受容体が選択状態になる球状のウイルスのまわりに長い受容体分子が結合している 45

46 EMDB データとの重ね合わせ手順 - データパネル登録構造ボタンを押すもとの表示に戻る - データパネル EMDB のマップデータの表示をチェック対応する EMDB データが重ねて表示される - 表示パネルタのズームと断面のスライダーを調節し結合部分を見やすくする重なり具合がよくわかるようになる 46

47 付録 47

48 万見画廊ページ表示例とチュートリアル万見トップページ : 48

タイトル

タイトル複雑な構造の見方 PDBj 講習会 2012-02-07 鈴木博文 PDBj / 大阪大学蛋白質研究所 1 概要万見 (Yorodumi) と EM Navigator というウェブサイトの紹介これらのウェブサイトを使って生体分子組織の 3 次元構造を眺めることを体験想定する聴衆 : 生体分子構造研究の経験がない少ないユーザー時間の都合で講習内容を一部省略する可能性がありますご了承ください

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