水鳥與鳳凰--建立分子結構的好夥伴

0317061 林俊廷





前言

大家好,我來自結構生物學實驗室,利用結構生物學我們得到生物聚分子的真實型態,藉以分析其生理功用以及物理化學性質。這次要介紹我們常用來做晶體結構解析的程式,我將著重在Coot跟Phenix的基本操作。這些程式其實在Windows系統下也有版本為什麼





程式簡介

1.CCP4
CCP4是Collaborative Computational Project Number 4的縮寫,是在1979年,由一群英國結構生物學家,集結結構解析軟體組成的套件,同時建立了一系列檔案格式,包含.MTZ、.PDB等等。至今包含約175個程序,能處理大部份結構解析的流程,主要內容有Visual molecular dynamics.Coot.MOE.UCSF Chimera...等等
2.Coot
Coot(Crystallographic Objest-Oriented Toolkit)用3D的分子結構和點子密度圖,讓我們檢視以及對分子進行操作。
3.Phenix
Phenix(Python-based Heirarchical ENvironment forIntegrated Xtallography)由美國英國數個重要大學及國家實驗室團隊人員組成小組,歷時數年開發,是一個高度自動化的大分子結構測定套件,能做初步建構模型(autobuild)、分析結構與電子密度圖的品質(validation)、進行優化(refine),讓我們建立出最佳的分子結構。
4.PyMOL(Python-based MOLecular)一樣是由Python為基礎的軟體,用來觀看分子結構,已經開發甚廣,有多種觀看模式,還能製作動畫、創造物件等許多功能。





程式安裝與執行

程式安裝與執行



程式使用簡介

我用Kazam進行螢幕錄影,他是一個開放原始碼的程式,可以搭配輸入音源錄影,很適合製作教學影片,使用起來很簡單。*注意*因為設備問題,以下影片有可怕的雜音,觀看時請調節音量,非常抱歉!

1.Coot


2.Phenix






示範結果

範本:被我修改過的CRN-4_3((PDB ID:5DK5)


經過Coot的調整後,我們用Phenix去優化,首先載入檔案



修改參數



等他(?)



熱騰騰的結果~



有結構的paper都會有這張表~可說是晶體的實驗數據,讓我們來稍微比較一下ㄎㄎ



Table S3, (2016) J.Med.Chem. 59: 8019-8029


R-factors




未來展望

希望能對這幾個程式的詳細功能細節有完整的了解,然後重新錄製更完整的教學影片,更進一步希望成為command line user,了解背後的計算原理與公式!


本篇基本上只有對Coot與Phenix的使用介紹,CCP4以及Pymol則沒有,有興趣做為題目的歡迎來找我討論,豐富這個系列XD






感謝與參考資料

特別感謝:
尤禎祥 教授 礁島並幫助我解決許多電腦問題
蕭育源 教授 提供結構作為範例、程式使用教學指導(PDB ID:5DK5)
陳家陞 讓我勇敢的切硬碟安裝Linux

參考資料(圖片來源):
Eigenvaluables
Phenix
CCP4
Coot-CCP4 wiki
Wikipedia