RASMOL THAS ABRIL 2004

Obtenga el archivo de coordenadas moleculares que desee trabajar. Puede hacerlo desde la base de datos del Protein Data Bank www.rcsb.org.
Utilice un editor de texto como el Bloc de Notas para abrir el archivo PDB. este archivo contiene información sobre las características estructurales de la molécula.

 

Descargue el archivo 1A3N.pdb


Open 1A3N.pdb.


M(enu) Display -> Backbone
Explore haciendo click en la molecula para ver que son cuatro cadenases decir un tetramero.
RasMol>RESTRICT *B
M(enu) Display -> Backbone
RasMol>SELECT HEM
M(enu) Display ->Ball and stick
RasMol>RESTRICT *B (separa el grupo hemo de las cadenas A,C y D)
RasMol>SELECT GLU6
M(enu) Display -> Ball & Stick
RasMol>RESTRICT *B
RasMol>SELECT HIS63 OR HIS92

M(enu) Display -> Ball and stick
RasMol>RESTRICT *B

RasMol>SELECT HEM.FE
M(enu) Display -> spacefill
RasMol>RESTRICT *B

RasMol>SAVE SCRIPT HEM1

Para usar el script

RasMol>script HEM1

 

Cambiar el tamaño del átomo del hierro.
RasMol>SELECT IRON
RasMol>SPACEFILL 250

Rote la molécula y haga un zoom dentro del monomero para conseguir una buena vista del hierro y de los átomos circundantes.

En la hemoglobina el átomo amarillo del hierro esta en el centro de cada monomero. Para conectarlo a otro átomo usamos el siguiente comando:

RasMol>SET PICKING MONITOR

Hacemos click en el átomo de hierro y después en el atomo de nitrógeno del grupo hemo.

Aparecera una linea punteada y la etiqueta de cada átomo. El grosor de la linea punteada puede ser modificada. Repetir el marcaje para cada uno de los cuatro nitrogenos. Rote la molécula para visulaizar mejor. De click en el nitrógeno de his92 (NE2 1808) y del hierro. De click en el nitrógeno de his63 (NE2 1593) y del hierro. Aplique los comandos a la cadena B.

RasMol>RESTRICT *B

Regiones discontinuas. La molécula tiene a veces regiones que son muy flexibles y no es posible que el científico recoja los datos que especifican la localización exacta de los átomos en estos dominios flexibles.

Tamaños recomendados. De nuestra experiencia, los tamaños siguientes son un buen punto de partida en el diseño del modelo:

Backbone: 250
Wireframe: 150
Hbonds 100
Spacefill: 200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¿Cuántas cadenas tiene 1d66.pdb?

RasMol> reset
RasMol>rotate z 90
RasMol> zoom 150
RasMol>rotate y 40

 

 

 

 

 

 

 

M(enu) Display -> Backbone
M Colours -> Chain
 

 

 

 

¿Existe algo en el archivo PDB diferente a Proteína y DNA?
RasMol>select hetero
 
M Display -> Spacefill
 
Con la opción "Select Hetero", se visualizan los átomos de oxígeno asociados al cristal de la molécula.
 
 
M Colours -> CPK
En el Menú Colours es posible modificar el color de la representación de la molécula. El esquema de Colores Cpk asigna un color a cada elemento químico.
 
 
 
RasMol>restrict not water
 
Este comando oculta las moléculas de agua. Al dar click sobre los átomos hetero se obtiene su identificación en la ventana de la Línea de Comandos. En los archivos PDB puede encontrarse algunas ambigüedades en la designación de los átomos, así CD puede hacer referencia a un Carbono Delta o a un átomo de Cadmio.

¿Dónde se encuentran los aminoácidos hidrofóbicos?
RasMol>select hydrophobic
RasMol> color magenta
RasMol> wireframe 0.4
 
 
Observe la amfipaticidad de las a- hélices. El diámetro de las representaciones moleculares de RasMol puede modificarse con un valor numérico luego del comando, en este caso "wireframe 0.4", que indica un diámetro en los enlaces de 0.4 angstróms.

 

 

RasMol>select not water
 
 
M Display -> Spacefill
M Options -> Slab mode
 
Con la opción "Slab" se realiza un corte en el eje z sobre la molécula de manera que sólo se observan las regiones ubicabas por detrás del plano de corte. Esta representación permite visualizar la disposición de los residuos al interior de la molécula. Al mover con el mouse la molécula es posible cambiar la porción de la molécula por detrás del plano de corte y observar la ubicación de los aminoácidos hidrofóbicos.

¿Qué residuos están próximos a los átomos de Cadmio ?

M Options - Slab mode

Desactive el modo slab

M Edit - Select All

M Display - Backbone; M Colours - Chain
select cd; M Display - Spacefill; M Colours - CPK
select within(2.6, cd)
Este comando selecciona todos los átomos ubicados 2.6 Angstróms alrededor de los iones de Cd+2

M Display - Spacefill; M Colours - CPK

Al dar click sobre estos átomos se conoce su identidad

¿Cómo guardar esta representación ?

RasMol>save script myview1.spt
M File -> Close

Para volver a la imagen guardada
RasMol>script myview1.spt

¿Cómo encontrar los segmentos en a-hélice y en hoja plegada b?

M Edit - Select all; M Display - Backbone; M Colours - Structure
El esquema de RasMol Color Structure, asigna color según la estructura secundaría. Así, las alfa hélices aparecen magenta, las hojas beta en amarillo, los segmentos turn en azul y el resto de la proteína en blanco.
structure; M Colours - Structure.
select protein, M Display - Cartoons
Observe la aparición de los segmentos "Turns".

 

 

¿Cómo encontrar la distancia entre dos átomos?
M Display - Spacefill; set picking distance

Ahora al dar click sobre dos átomos, en la ventana de la Línea de Comandos aparece la distancia entre ellos en angstróms. Para marcar la distancia en la ventana principal use el comando:

set picking monitor

Nuevamente click sobre dos átomos, esta aplicación puede funcionar mejor con un fondo blanco de la pantalla. Observe entonces con:

background white
set picking ident

Esta opción habilita la propiedad de RasMol de identificación de átomos al dar click sobre ellos. Con "Set picking" pueden medirse ángulos y torsiones.

¿Cómo encontrar los puntos de interacción entre la proteína y el DNA?
reset; M Display - Backbone;
color green; rotate z 91; translate y -17; zoom 200
select dna; color white; spacefill; center selected
select dna and backbone; color yellow

Aquí Ud., puede observar el DNA con el eje de azúcar fosfato en amarillo y los pares de bases en blanco y puede observar el esqueleto de la proteína como una delgada línea verde.


 

 

 


select within(3.1, dna) and not dna

Si Ud. omite la expresión "and not dna" seleccionará también el DNA. Luego de este comando Ud. habrá seleccionado sólo 35 átomos.


dots


El comando dots, permite la representación de la superficie de Van der. Waals de los átomos seleccionados.
Ahora oprima la fecha hacia arriba de su teclado, de forma que aparezcan los comandos usados, hágalo hasta la línea del comando "within" y al final agregue "and not water" al dar enter 19 átomos deben ser seleccionados.

spacefill 1.2
color blue

select within(3.1, protein) and dna; color cpk


Ahora los átomos que unen la proteína se visualizan como pequeñas esferas sólidas con una superficie dots.Mientras que los átomos de oxígeno de las moléculas de agua se visualizan como esferas rojas.

 

¿Cómo visualizar el interior de la molécula?
Precaución: no mueva la molécula durante este numeral.
reset; M Edit - Select All;
M Display - Spacefill; M Colour - Chain.
rotate x 83; zoom 200
M Options - Hetero Atoms
Desactive la opción heteroátomos
select dna; color cpk;
M Options - Slab Mode

Active el modo Slab. La mitad de la molécula ha sido cortada en el plano z, ahora sólo es posible visualizar lo que se encuentra por detrás del plano de corte

set slabmode section

Ahora sólo se muestra la porción cortada de la molécula, entre los planos del corte, todo lo que se encuentra por detrás o por delante del plano de corte es ocultado.

slab 76

Ud. puede ver un par de bases GC, haga cortes en el plano para localizar los tres puentes de hidrógeno, entre este par de bases.

slab 68

Qué es esto? Utilice el mouse para mover el plano de corte del slab (oprima Ctrl, y luego click hacia arriba y hacia abajo). Puede encontrar algún par de bases que no corresponda a las leyes de apareamiento de Watson & Crick?. La respuesta al final de este tutorial.


 

¿Cómo rotar la molécula alrededor del DNA?
reset; restrict dna; rotate z 90; zoom 200

Trate de rotar la molécula alrededor de la doble hélice del DNA (utilice el mouse). Observe como el DNA sube y baja según la molécula rota alrededor de su centro de gravedad, incluyendo a la proteína.

center selected
Ahora rote nuevamente la molécula y observe la diferencia en el movimiento de rotación.


¿Cómo obtener diferentes representaciones del mismo átomo?
restrict :d; M Colours - CPK

La expresión ":d" es un indicador de cadena, así, el comando "restrict :d" hace que RasMol muestre solamente los átomos ubicados sobre la cadena D del archivo PDB. Encontrará mayor información sobre las expresiones de selección o restricción en el Manual de RasMol :
Sección Expresiones Atómicas.

M Display - Backbone, M Display - Ball & Stick

Observe que cuando se emplea el Menú de Herramientas para cambiar la representación de la molécula cada modelo inactiva el anterior, a diferencia de cuando se asigna la representación por comandos, en este caso cada nueva representación se agrega a la ya establecida, de forma que es posible combinar modelos sobre una misma región seleccionada de la molécula.

backbone 1.0

La representación en "Sticks" es la misma representación en "wireframe" sólo que con un diámetro mayor de los enlaces. La representación en "Balls" es una representación en "spacefill" a la que se asignan el mismo radio para todos los átomos. Observe ahora con:
spacefill off; wireframe 0.5; wireframe 0.1; spacefill 0.3; backbone 0.1; zoom 500

¿Cómo marcar los átomos?
set picking label

Haga click sobre algunos átomos.

label off; set picking ident

Para marcar un átomo, este debe seleccionarse primero, entonces haga click sobre el átomo que desee marcar y observe cuál es su número ID, el número de la átomo en la molécula, por ejemplo:

CA 1197 Group Arg 60 Chain A

Significa que el átomo corresponde al Carbono Alfa - Número 1197, que pertenece al residuo de Arginina 60 de la Cadena A . Entonces para seleccionarlo

select atomno=1197; label "Este es mi atomo"
Es posible cambiar el tamaño de la fuente en un intervalo de 1-32 (pixeles) y el color del texto. Utilice para ello:

set fontsize 20
color labels white;
label off

 

 

 

 

 

Ejecute RasMol, en el Menú File, dé la opción Open seleccione el archivo PDB 13PK.pdb.

¿Cuántas cadenas posee la molécula?

M Display - Backbone; M Colour - Chain
M Display - Cartoons


En cualquier momento usted puede restringir la visualización a una o varias cadenas del archivo PDB. Para identificar las cadenas debe hacer click sobre los átomos y obtener su identificación ID.

 

Por ejemplo para ocultar todas las cadenas excepto la B y D, use el comando

restrict :b or :d .

Para restablecer la visualización de todas las cadenas.

 

 

 


M Edit, Select all
Si prefiere trabajar sólo con una parte del archivo PDB puede ser útil hacer una copia del archivo PDB sólo con los segmentos de su interés. Para hacerlo debe seleccionar los átomos, cadenas, residuos o ligandos en RasMol con el comando "select" y luego guardar el nuevo pdb con el comando:

Save nuevo.pdb

Abra entonces el nuevo PDB en el menú File - Open,. tenga en cuenta que en RasMol sólo puede cargar una molécula a la vez, por ello debe cerrar el PDB inicial.

¿Hay algún Ligando en la molécula?

select hetero; M Display - Spacefill; M Colour - CPK

Haga click sobre las moléculas hetero para obtener el código de residuo ID de tres letras. En algunos archivos PDB puede encontrarse información sobre los ligandos presentes, utilice un editor de texto normal como Word o el Bloc de Notas para abrir el archivo.

En algunas ocasiones la visualización del archivo puede ser obstruida por los átomos de oxígeno de las moléculas de agua asociadas al cristal de la proteína (Recuerde que los hidrógenos no son resueltos por Difracción de Rayos X). La mayoría de estas moléculas de agua se difunden aleatoriamente en el cristal haciendo que la representación de la molécula sea confusa. Por ello es conveniente restringir la visualización a los átomos que hacen parte de la proteína, usando el comando:

restrict not water .

¿Cuál es la Estructura Secundaria?
M Display - Cartoon; M Colour - Structure

El esquema de RasMol Color Structure, asigna color según la estructura secundaría. Así, las alfa hélices aparecen magenta, las hojas beta en amarillo, los segmentos turn en azul y el resto de la proteína en blanco.

Algunos archivos PDB tienen registros para la estructura secundaría de la proteína denominados HELIX y SHEET, si esto ocurre RasMol obedece estos segmentos, pero si el archivo PDB no específica la estructura secundaría, el comando "structure" lo obliga a determinarla mediante la utilización de algoritmos apropiados.

 

 

 

 


¿Dónde se encuentran los extremos N y C-Terminal?

M Colour - Group.

La representación en "Backbone" es la más apropiada para este numeral. Con el esquema de Colores Group
cada cadena es coloreada desde el extremo azul, cambiando en el orden de los colores del arco iris, al verde, amarillo y naranja hasta rojo en su otro extremo. Si la molécula se observa en azul use la opción:

M Options - Hetero atoms

Desactive la visualización de los heteroátomos, luego nuevamente

M Colour - Group.

Rasmol>restrict :b


Aquí una forma mnemotécnica para recordar el significado de la escala de colores en el esquema Colour Group

Blue = cold = old (N terminal de la proteína, extremo 5' del ácido nucléico)
Red = hot = new (C terminal de la proteína, extremo 5' del ácido nucléico)
El extremo Amino Terminal tiene el color CPK azul del nitrógeno y el extremo Carbóxilo Terminal tiene el color CPK rojo del oxígeno.

¿Dónde están las cadenas laterales de los residuos hidrofóbicos?

1AOS.pdb


M Edit - Select All; M Display - Spacefill
select protein; color [180,180,180]
select protein and backbone; color [100,0,100]
select protein and not (backbone or hydrophobic); color magenta

El comando "color" puede utilizarse especificando el color deseado con el nombre en inglés o con el código RGB, que consiste en una combinación de valores numéricos, en escala del 0 al 255, de los colores, rojo, verde y azul. De esta forma pueden combinarse los valores para obtener una gama de 256 colores.
Para completar su visualización , puede usar
select not protein; color greenblue

A los átomos que conforman el "Backbone" o el eje de la proteína usualmente se les asigna un color magenta oscuro indicando que son débilmente hidrofóbicos. Los grupos R de los aminoácidos hidrofóbicos son grises para indicar su alto contenido de carbono. Los grupos R de los residuos cargados y/o polares se muestran en magenta brillante indicando su naturaleza hidrofílica. El magenta es usado para representar un mezcla de partes iguales de rojo y azul (según la carga, rojo para O=positivo y azul=N negativo).

Los largos segmentos de cadenas laterales hidrofóbicas en la superficie de una proteína, indican que estas regiones pueden hacer contacto con moléculas diferentes al agua, como por ejemplo en la interacción de subunidades de una proteína multimérica o proteínas que están unidas o rodeadas por lípidos.

 

 

 

¿Dónde están los Puentes Disulfuro?

1fsc.pdb

M Display - Wireframe; ssbonds 0.8

Los puentes disulfuro se visualizan ahora como cilindros con un radio de 0.8 Angstróms. El color de la representación puede cambiarse con los comandos:

color ssbonds yellow.

La primera vez que se usa el comando se reporta el número de puentes disulfuro de la molécula: si no se observa ninguno posiblemente se debe a que en la región seleccionada no se encuentra ninguno de los residuos de Cisteina. La solución es entonces :

M Edit - Select All .
M Display - Backbone; M Colour - Chain

Ahora sólo se observan los carbonos alfa en los residuos de Cisteínas que forman puentes disulfuro. Los puentes de disulfuro, por defecto se trazan entre los átomos de azufre, y estos no se observan con la representación en Backbone, para evitar que los puentes se observen flotando entre las cadenas de proteína y observarlos desde el eje de la molécula:

set ssbonds backbone.

¿Dónde están los Puentes de Hidrógeno?

1BHM.pdb

M Edit - Select All; M Display - Backbone; M Colour - Structure
restrict helix; backbone 0; hbonds 0.5; color hbonds white

RasMol mostrará solo los puentes de hidrógeno entre los átomos del enlace peptídico, omitiendo los que se forman entre las cadenas laterales, los ligandos , los sitios de unión, etc. al igual que los puentes disulfuro, los de hidrógeno se representan flotando entre los ejes "backbone" de la proteína, pero pueden trazarse desde los carbonos alfa de cada residuo con el comando

set ssbonds backbone
ssbonds off

Ahora repita la secuencia anterior de comandos pero reemplazando la restricción de las hélices por la de las hojas beta, use por ejemplo

restrict sheet como también
restrict not (helix or sheet).

¿Dónde están los Puentes Intercatenarios? Los puentes entre Ligando-Proteína?
Para encontrar los puentes de hidrógeno entre motivos estructurales, debe usarse el comando "within" como se hizo en el ejemplo del archivo 1d66.pdb. Un puente de hidrógeno tiene una longitud de 3.0 Angstróms entre los átomos donor y aceptor por ejemplo N y O, tomando en cuenta 1.0 angstróm del enlace covalente del hidrógeno y 2.0 angstrom del puente de hidrógeno. Entonces una distancia de 3.0 ó 3.2 angstróms es apropiada para el comando "within". Los puentes hidrófóbicos (carbono) tienden a ser más largos, hasta de 4.0 Angstróms.