Coot (программное обеспечение) - Coot (software)

Лысуха
главное окно Coot (версия 0.5pre)
главное окно Coot (версия 0.5pre)
Разработчики)Пол Эмсли
Кевин Д. Каутан
изначальный выпуск2002
Стабильный выпуск
0.8.9.1[1] / 1 апреля 2018; 2 года назад (1 апреля 2018 г.)
Операционная системаWindows, Linux, OS X, Unix
ТипМолекулярное моделирование
ЛицензияСтандартная общественная лицензия GNU
Интернет сайтhttp://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/personal/pemsley/coot
http://www.biop.ox.ac.uk/coot/

Программа Лысуха (Кристаллографический объектно-ориентированный инструментарий)[2][3] используется для отображения и управления атомными моделями макромолекул, обычно белков или нуклеиновых кислот, с использованием 3D компьютерная графика. Он в первую очередь ориентирован на построение и проверку атомных моделей в трехмерных электронная плотность карты, полученные Рентгеновская кристаллография методы, хотя он также применялся к данным из электронная микроскопия.

Обзор

Coot отображает карты электронной плотности и атомные модели и позволяет манипулировать моделями, такими как идеализация, уточнение реального пространства, ручное вращение / перенос, подгонка твердого тела, поиск лиганда, сольватация, мутации, ротамеры и Рамачандран идеализация. 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). Недавние разработки повысили удобство использования программного обеспечения для опытных пользователей за счет настраиваемых привязок клавиш, расширений и обширного интерфейса сценариев.

Лысуха бесплатно программное обеспечение распространяется под лицензией GNU GPL. Он доступен на веб-сайте Coot.[4] первоначально в Йоркский университет, а теперь на MRC Лаборатория молекулярной биологии. Предварительно скомпилированные двоичные файлы также доступны для Linux и Windows с веб-страницы и CCP4, а для Mac OS X через Финк 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-Крус ), и Евгений Криссинель (Лаборатория Дарсбери ).

Функции

Coot можно использовать для чтения файлов, содержащих трехмерные атомно-координатные модели макромолекулярных структур в различных форматах, включая PDB, mmcif, и файлы 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 облегчения манипуляций - это дает пользователю простой способ получить представление о трехмерном профиле электронной плотности без визуального загромождения множества уровней контура. Электронная плотность может быть считана в программе из ccp4 или же cns map, 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 (то есть 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). Наиболее 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

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

Инструменты для построения общих моделей:

  • C-alpha режим дубинки - проследить основную цепь белка, правильно расположив альфа-атомы углерода.
  • Ca Zone -> Mainchain - преобразовать начальный след альфа-атомов углерода в полный след основной цепи.
  • Поместите спираль здесь - вписать последовательность аминокислот в альфа спираль конформация в плотность.
  • Поместите прядь сюда - вписать последовательность аминокислот в бета-прядь конформация в плотность.
  • Идеальная ДНК / РНК - построить идеальный фрагмент ДНК или РНК.
  • Найдите лиганды - найти и подогнать модель к любой небольшой молекуле, которая может быть связана с макромолекулой.

Инструменты для перемещения существующих атомов:

  • Зона облагораживания реального пространства - оптимизировать подгонку модели к электронной плотности с сохранением стереохимии.
  • Регуляризовать зону - оптимизировать стереохимию.
  • Зона посадки жесткого тела - оптимизировать соответствие твердого тела электронной плотности.
  • Повернуть / переместить зону - вручную расположить твердое тело.
  • Инструменты ротамера (автоматическая установка ротамера, ручная установка ротамера, изменение и автоматическая установка, 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:

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

Инструменты проверки

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 создания исходной модели обычно проверяют все это и пересматривают любые части модели, которые выделены как проблемные, перед размещением атомных координат в общедоступной базе данных.

  • Рамачандран сюжет - проверить углы кручения белковой цепи.
  • Kleywegt участок - изучить различия между скручиванием цепей, связанных с NCS.
  • Неправильные хиральные объемы - проверьте хиральные центры не той рукой.
  • Немоделированные капли - проверка электронной плотности, не учтенной существующими атомами.
  • Карта различий вершины - проверьте наличие больших различий между наблюдаемой и рассчитанной плотностью.
  • Проверить / Удалить воды - проверьте молекулы воды, которые не соответствуют плотности.
  • Проверить водоемы по отклонению карты разницы
  • Анализ геометрии - проверьте, нет ли невероятной длины скрепления, углов и т. д.
  • Пептид омега анализ - проверьте наличие неплоских пептидных связей.
  • Анализ отклонений температурного фактора -
  • Выбросы B-фактора GLN и ASN -
  • Ротамер анализ - проверить необычные конформации боковых цепей белка.
  • Анализ соответствия плотности - определить части модели, не подходящие по плотности.
  • Столкновения зондов - проверьте наличие атомов водорода в неподходящей среде (с помощью Molprobity).
  • NCS различия - проверьте общие различия между цепочками, относящимися к NCS.
  • Пукка морщинки - проверьте необычные конформации ДНК / РНК.

Архитектура программы

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 манипулирования атомными моделями. Другие зависимости включают FFTW, а Научная библиотека 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

Программное обеспечение для молекулярной графики CCP4mg[9][10] из Проект совместных вычислений № 4 - это связанный проект, с которым Coot использует некоторый 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

Программное обеспечение приобрело значительную популярность за последние 5 лет, обогнав широко используемые пакеты, такие как 'O',[11] XtalView,[12] и Турбо Фродо.[13] С 2004 года первичная публикация цитируется более чем в 21000 независимых научных статей.[14]

Рекомендации

  1. ^ «Выпуск 0.8.9.1». 1 апреля 2018 г.. Получено 22 октября 2019.
  2. ^ П. Эмсли; Б. Лохкамп; W.G. Scott; Каутан (2010). "Особенности и развитие Coot". Acta Crystallographica. D66: 486–501. Дои:10.1107 / s0907444910007493. ЧВК  2852313. PMID  20383002.
  3. ^ П. Эмсли; К. Каутан (2004). "Coot: инструменты для построения моделей для молекулярной графики". Acta Crystallographica. D60: 2126–2132. Дои:10.1107 / s0907444904019158. PMID  15572765.
  4. ^ "Лысуха". Mrc-lmb.cam.ac.uk. Получено 2017-02-27.
  5. ^ "Кут - CCP4 wiki". Strucbio.biologie.uni-konstanz.de. Получено 2017-02-27.
  6. ^ "Coot List At Www.Jiscmail.Ac.Uk". JISCMail. Получено 2017-02-27.
  7. ^ «Доктор Кевин Каутан - О сотрудниках Йоркского университета». Ysbl.york.ac.uk. 2014-10-23. Получено 2017-02-27.
  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 (связь)
  10. ^ [2]
  11. ^ "Домашняя страница Алвина Джонса". Xray.bmc.uu.se. Получено 2017-02-27.
  12. ^ «Программное обеспечение CCMS - XtalView». Sdsc.edu. 2006-08-09. Получено 2017-02-27.
  13. ^ "Турбо Фродо Описание". Csb.yale.edu. 1999-03-26. Получено 2017-02-27.
  14. ^ «Инструменты построения моделей Coot для молекулярной графики - Google Scholar». Scholar.google.co.uk. Получено 2017-02-27.

внешняя ссылка