CASP8 - mal selbst probieren

[Michael H.W. Weber]

Ich habe mir überlegt, daß ich dieses Mal zu Vergleichszwecken selbst Strukturvorhersagen zu den einzelnen CASP Targets machen werde. Also unter Einsatz von Mitteln (Webserver), die heutzutage Jedermann frei zur Verfügung stehen (als Ergebnis der langjährigen Forschungstätigkeiten der Experten auf diesem Gebiet). Das wird sicher lustig und erlaubt am Ende vielleicht auch eine Abschätzung, wie verläßlich diese Methoden im Vergleich sind...

Hier meine bisherigen Vorschläge (werde ich bei Gelegenheit ergänzen):

T0387: S
T0389: J C

Wie geht der Laie nun damit um? Es ist ganz einfach. Man lädt sich hier PyMOL herunter und installiert es. Dann doppelklickt man auf eine meiner Dateien und schon sollte sich in PYMOL der Proteinstrukturvorschlag öffnen. Jetzt schaut man rechts in der Tools-Leiste mal nach und klickt dort auf "S". Das steht für "show". Man scrollt runter und klickt auf "cartoon". Jetzt sieht man links neben der molekularen Darstellung eine anschaulichere Proteinstruktur. Probiert einfach mal ein bischen herum, wenn ihr mögt. "H" steht für "hide", "C" für "color". Den Rest braucht ihr erst mal nicht (ich schreibe später hier mehr hinein, falls es Interesse weckt). Wenn ihr im Kommandofenster oben rechts mal auf "Rock" klickt, beginnt das Protein hin und herzuschwingen. Netter Gimmick. Viel Spaß damit. Ach so, nochmal ins Darstellungsfenster: Ganz unten rechts gibt es noch ein "S". Klickt da mal drauf. Schwupps, wird oben die Aminosäuresequenz des Proteins dargestellt. Jetzt klickt da mal in dieser Sequenz auf einen Buchstaben (=Aminosäure). Und schon wird dieser in der Struktur gezeigt. Ihr seht also genau, wo im Protein diese Aminosäure sitzt.

Eigentlich könnten wir - falls das hier etwas Anklang findet - diese Dinge auch (auf Englisch) in unsere CASP-Seite für das Rennen integrieren. Vielleicht weckt es bei Laien etwas mehr Interesse für die Problematik.

Michael.

[Sven]

... Man lädt sich hier PyMOL herunter und installiert es. ...
Eigentlich könnten wir - falls das hier etwas Anklang findet - diese Dinge auch (auf Englisch) in unsere CASP-Seite für das Rennen integrieren. Vielleicht weckt es bei Laien etwas mehr Interesse für die Problematik.

Michael.

Auf der von dir verlinkten Seite steht was von obsoleter Anwendung, die aktuelle gibt es eine Seite weiter nach Anmeldung. "Was nun?" sprach Zeus.

Und so richtig verstanden habe ich auch nicht was das soll. Ich habe gerade keinen Nerv mich durch deren Seiten durchzuarbeiten. Ist nur ein netter Gimmick zum Anschauen oder etwas Produktives?

[Michael H.W. Weber]

Auf der von dir verlinkten Seite steht was von obsoleter Anwendung, die aktuelle gibt es eine Seite weiter nach Anmeldung. "Was nun?" sprach Zeus.

Ich habe schon die richtige Seite verlinkt. Einfach mal die verfügbare, "obsolete" Applikation herunterladen und ausprobieren.
Es ist so, daß PyMOL viele Jahre absolute Freeware war mit dem Hinweis, man möge Ihnen bei Gefallen des Programms etwas Geld überweisen. Mit dem Ergebnis, daß für die Entwickler - die von PyMOL ihr Dasein fristen - nicht genug herumkam. Also haben sie seit Ende letzten Jahres eine voll funktionsfähige Version nach wie vor kostenlos auf ihrer Seite (die besagte "obsolete" Version) und bieten die weiterentwickelten Versionen zu gewissen Jahresgebühren an. Das also ist der Hintergrund der Geschichte...

Und so richtig verstanden habe ich auch nicht was das soll. Ich habe gerade keinen Nerv mich durch deren Seiten durchzuarbeiten.

Wie gesagt, da ist Null Durcharbeiten gefordert. Einfach PyMOl herunterladen, wie ich es verlinkte und installieren.

Ist nur ein netter Gimmick zum Anschauen oder etwas Produktives?

Was Du dort zu sehen bekommst, sind die von mir mit Hilfe verschiedener Webserver für die angegebenen CASP8-Targets vorhergesagten Strukturen. Die kannst Du drehen und wenden, Movies davon machen, usw. Und wenn CASP8 vorbei ist, können wir sehen, wie gut die Vorhersagen waren.

Michael.

[hias]

Diese Strukturen sind aber nicht so genau wie die von POEM oder Rosetta vorhergesagten, oder?

[Michael H.W. Weber]

Diese Strukturen sind aber nicht so genau wie die von POEM oder Rosetta vorhergesagten, oder?

Das will ich nicht hoffen, sonst wären die Projekte ja überflüssig. Allein die Tatsache, daß ich für T0389 zwei verschiedene Strukturen vorlege, spricht ja Bände.

Michael.

[Michael H.W. Weber]

So, hier die nächsten beiden Targets:

T0395: C J
T0396: C J

Und die Ergänzung zu:

T0387: C J

Michael.

[hias]

Wann kann man denn deine Ergebnisse mit denen von Poem usw. vergleichen?

[Michael H.W. Weber]

Wann kann man denn deine Ergebnisse mit denen von Poem usw. vergleichen?

Vermutlich erst am Ende des Wettbewerbs oder gar erst nach der zugehörigen Konferenz Ende des Jahres. Kann natürlich auch sein, daß das POEM@HOME Team seine Strukturvorschläge im Vorfeld auf deren Webseite packt. Was ihnen auch keinen Abbruch täte. Dann hätte man schon eher die Vergleichsmöglichkeit.

Michael.

[Michael H.W. Weber]

Und weiter geht's:

T0388: S C J
T0390: S C J
T0391: C J
T0392: S C J
T0393: C J
T0394: S C J

Womit alle bisher ausgegebenen Targets abgearbeitet wären.

So, dann wollen wir uns heute mal die Frage stellen: Wie vergleiche ich eigentlich verschiedene Proteinstrukturvorschläge für dieselbe Aminosäuresequenz? Nun, dazu kann man auch wieder sehr bequem und anschaulich PyMOL einsetzen. Prinzip: Man lädt alle zu vergleichenden Dateien nacheinander in PyMol, gibt ihnen unterschiedliche Farben und legt sie dann übereinander. Im Detail sieht das am Beispiel des CASP8-Targets T0388 dann so aus:

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File/Open/T0388_C.pdb
File/Open/T0388_S.pdb
File/Save Session As.../test
File/Open/T0388_J.pdb
File/Save session/test

Wichtig: Nach jedem Laden, abspeichern, sonst stürzt PyMOl gelegentlich ab (rechnerabhängig). Jedes Mal, wenn ein neues Molekül geladen wird, scheint es das alte zu verdrängen. Deshalb jetzt oben rechts im Kommando-Menü auf "Reset" drücken. Schon sieht man alle drei Proteine auf dem Schirm. PyMOL gibt ihnen bereits beim Laden unterschiedliche Farben. Sollten zwei Moleküle doch noch hintereinander liegen, einfach mal mit der Maus ins Bild klicken, linke Maustaste gedrückt halten und herumrotieren. Schon sausen die Moleküle über das Bild und können von der Ansicht her beliebig justiert werden.
Jetzt legen wir T0388_C auf T0388_S. Hierbei wichtig zu merken: Erstere Struktur wird bewegt, letztere bleibt in ihrerer Ansicht auf dem Schirm erhalten. Wir geben im Kommandozeilenfenster ein:

Code: Alles auswählen

align T0388_C,T0388_S

So, nach Eingabe huschen im Kommandozeilenfesnster etliche Informationen an uns vorüber, nämlich:

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 Match: read scoring matrix.
 Match: assigning 153 x 153 pairwise scores.
 MatchAlign: aligning residues (153 vs 153)...
 ExecutiveAlign: 1253 atoms aligned.
 ExecutiveRMS: 79 atoms rejected during cycle 1 (RMS=1.32).
 ExecutiveRMS: 82 atoms rejected during cycle 2 (RMS=0.79).
 ExecutiveRMS: 34 atoms rejected during cycle 3 (RMS=0.60).
 ExecutiveRMS: 13 atoms rejected during cycle 4 (RMS=0.56).
 ExecutiveRMS: 3 atoms rejected during cycle 5 (RMS=0.55).
 Executive: RMS =    0.550 (1042 to 1042 atoms)

Der Rechner legt nun iterativ die beiden Strukturen übereinander. Der für uns wichtige Wert ist RMS = 0.55. Er bedeutet, daß die Strukturen im Mittel (RMS = "root mean square") um 0.55 Angström voneinander abweichen. RMS = 0 bedeutet, daß beide Strukturen identisch sind (keine Abweichung). Alles unterhalb von 1.0 ist hervorragend.
Nicht vergessen, nach jeder Operation "Reset" zu drücken (oben Rechts; kalibriert das Koordinatensystem) und abzuspeichern:

Code: Alles auswählen

File/Save session/test

Und nun pferchen wir noch T0388_J drauf und speichern ab:

Code: Alles auswählen

align T0388_J,T0388_S
File/Save session/test

Der Rechner meldet uns:

Code: Alles auswählen

 Match: read scoring matrix.
 Match: assigning 156 x 153 pairwise scores.
 MatchAlign: aligning residues (156 vs 153)...
 ExecutiveAlign: 1252 atoms aligned.
 ExecutiveRMS: 79 atoms rejected during cycle 1 (RMS=2.68).
 ExecutiveRMS: 80 atoms rejected during cycle 2 (RMS=1.87).
 ExecutiveRMS: 51 atoms rejected during cycle 3 (RMS=1.52).
 ExecutiveRMS: 42 atoms rejected during cycle 4 (RMS=1.36).
 ExecutiveRMS: 32 atoms rejected during cycle 5 (RMS=1.26).
 Executive: RMS =    1.186 (968 to 968 atoms)

Das heißt, für CASP8-Target T0388 sind sich die Modelle C und S ähnlicher als J und S. Man kann auch noch C und J vergleichen - analog zu oben beschrieben mit folgendem Ergebnis:

Code: Alles auswählen

PyMOL>align T0388_C,T0388_J
 Match: read scoring matrix.
 Match: assigning 153 x 156 pairwise scores.
 MatchAlign: aligning residues (153 vs 156)...
 ExecutiveAlign: 1252 atoms aligned.
 ExecutiveRMS: 78 atoms rejected during cycle 1 (RMS=2.67).
 ExecutiveRMS: 80 atoms rejected during cycle 2 (RMS=1.89).
 ExecutiveRMS: 54 atoms rejected during cycle 3 (RMS=1.55).
 ExecutiveRMS: 39 atoms rejected during cycle 4 (RMS=1.38).
 ExecutiveRMS: 25 atoms rejected during cycle 5 (RMS=1.28).
 Executive: RMS =    1.229 (976 to 976 atoms)

Das heißt C und J weichen am Stärksten voneinander ab.
Jetzt ist im Bild sehr viel zu sehen. Also schalten wir den "Cartoon Mode" ein, d.h. Rechts im Ansichtsfenster S(how) ansteuern, nach unten Scrollen und "cartoon" anklicken und das für alle drei Strukturen. Nun schnell noch die Seitenketten verschwinden lassen, d.h. ebenfalls Rechts H(ide) anwählen, runterscollen und "lines" anklicken. Dies ebenfalls für alle Strukturen tun. Und schon hat man eine herrliche Gesamtübersicht. Durch drehen der Überlagerung im Bild kann man schön die Unterschiede sehen (in den Schleifenbereichen).

Demnächst mehr...

Michael.

[Michael H.W. Weber]

Flugs die beiden neuen CASP8-Targets vorlegen:

T0398: S C J

Tja, bei T0397 habe ich ein Problem. Ich kriege vorerst keine sinnvolle Vorhersage hin. Bin aber noch nicht ganz am Ende meines Lateins...

Michael.

[edit]: Hier nun ein Modell. Ist aber schon serverseitig mit eklatanten Fehlern behaftet, wie selbst der Laie vermutlich sofort sieht:

T0398: P

[Michael H.W. Weber]

T0399: Bislang kein Modell.
T0400: S C J
T0401: Bislang kein Modell.
T0402: C J
T0403: C J
T0404: S C J
T0405: Bislang kein Modell.
T0406: C

Michael.

[hias]

Wie lange dauert es denn bei dir bis eine Struktur vorhergesagt wurde?