ps spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/vmd...pg gg y number of residue 108...

13
1 Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University การอบรมเชิงปฏิบัติการเรื่อง Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS พรเทพ สมพรพิสุทธิ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 11 มีนาคม 2554 Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University หัวข้อ - ทบทวนพื้นฐานเรื่องกรดอะมิโนและโปรตีน - ฐานข้อมูล Protein Data Bank - การใช้โปรแกรม VMD เบื องต้น Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University หัวข้ออบรม ชื ่อ รหัส 1 และ 3 ตัวอักษร ตร องค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมี Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS http://pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/vmd_traning.htm backbone และ sidechain สมบัติทางเคมีและทางกายภาพ อันตรกิริยา จีออเมตรี พันธะไฮโดรเจน หมู Hydrogen-bond donor และ acceptor พันธะเพปไทด์ ระดับโครงสร้างของโปรตีน Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University Protein Structure Determination Techniques 1. X-ray diffraction 2. Nuclear Magnetic Resonance (only 9% contribution of the known structure) Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS 9% contribution of the known structure) Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University Alternative PSD techniques - Cryo-electron microscopy - EPR Low structure resolution techniques Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS - Low structure resolution techniques - Computational protein structure prediction Chulalongkorn University Chulalongkorn University istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell istry Unit Cell Chulalongkorn University Chulalongkorn University Proteins Proteins Protein : a biopolymer containing amino acids as building block Computational Chemi Computational Chemi Computational Chem Computational Chem PS N CA H C O R sidechain backbone H N CA H C O R sidechain backbone H N CA H C O R H N CA H C O R' H N CA H C O R H N CA H C O R' H Peptide bond

Upload: others

Post on 27-Jan-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

11

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

การอบรมเชงปฏบตการเรอง

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

พรเทพ สมพรพสทธหนวยปฏบตการวจยเคมคอมพวเตอร

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย11 มนาคม 2554

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

หวขอ- ทบทวนพนฐานเรองกรดอะมโนและโปรตน- ฐานขอมล Protein Data Bank - การใชโปรแกรม VMD เบองตน

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

หวขออบรม•ชอ รหส 1 และ 3 ตวอกษร •สตร องคประกอบและโครงสรางทางเคม

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS http://pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/vmd_traning.htm

•backbone และ sidechain•สมบตทางเคมและทางกายภาพ อนตรกรยา จออเมตร •พนธะไฮโดรเจน หม Hydrogen-bond donor และ acceptor •พนธะเพปไทด ระดบโครงสรางของโปรตน

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Protein Structure Determination Techniques

1. X-ray diffraction2. Nuclear Magnetic Resonance (only

9% contribution of the known structure)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

9% contribution of the known structure)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Alternative PSD techniques

- Cryo-electron microscopy - EPR

Low structure resolution techniques

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

- Low structure resolution techniques- Computational protein structure prediction

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

ProteinsProteins

Protein : a biopolymer containing amino acids as building block

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

N CA

H

C

O

R sidechainbackbone

H

N CA

H

C

O

R sidechainbackbone

H

N CA

H

C

O

R

H

N CA

H

C

O

R'

H

N CA

H

C

O

R

H

N CA

H

C

O

R'

H

Peptide bond

Page 2: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

22

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS พรเทพ สมพรพสทธ “เคมชวอนนทรยเบองตน” 2552

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Amino acids

R

Basic Protein Structure

• Backbone (Mainchain) • Sidechain (R): 20 types • Geometry and Hybridization• Properties Tetrahedral sp3

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

N

H

CA

H

C'

O

R

R is the side chain

Backbone (heavy) atoms:N, CA, C', O

Square planar sp2

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

20 20 amino acid residuesamino acid residues

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PSThe Universal Genetic Code

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

H

Gly

CH3

Ala

O

CH2

*S

CH2

* CH3 CH3

CH CH

O CH3

*

C

CH2

O O*

O NHCH3CH3

CH3CH2

CH2

NH3+

Ser Cys Val The Asp

CH2

NH

C+NH2

NH2

CO O

* CO NH2

Amino acid Amino acid ssidechainidechain

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

C

CH2

O NH2 CH

CH2

3CH3 CH2

CHCH3

CH2

CH2

Asn Leu Ile Lys

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

S

CH3

N CH

CH2CH2 N

N

CH2

H

CH2 CH2

O*

N

CH2

H

His Phe Tyr TrpProMet

GlnGluArg

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

การจดหมวดหมของกรดอะมโน

ก) Hydrophobic residues

คอ กรดอะมโนทไมชอบนาหรอมความเปนขวตา กรดอะมโนในกลมนมชนดทsidechain เปนแบบ aliphatic residue ไดแก Ala, Val, Leu, Ile, Pro และ Met และชนดท sidechain เปนแบบ aromatic residue ไดแก Trp และ Phe

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ข) Polar residues

คอ กรดอะมโนทมขว เชน Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln, His ขอสงเกต กรดอะมโนเหลานมกจะมหม –OH , -CONH, -SH, imidazole รวมอยท sidechain

ค) Charged residues

คอ กรดอะมโนทมประจ สมบตของกรดอะมโนในกลมนคอสามารถรบหรอใหโปรตอนได สาหรบกรดอะมโนท sidechain มหม –COOH เชน Asp และ Glu มสมบตคลายกรด (บางครงเรยกวา acidic residues)

Page 3: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

33

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

สมบตของกรดอะมโนทใชในการพจารณาโครงสรางและการยดจบProperties Examples Effect

Geometry td (sp3), tp (sp2), Ar Structure, conformation

Stereochemistry -CA BB or SC i.e. Thr Specificity

Charged or ionized gr. –NH3+, -COO- Binding (strong)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Hydrogen bond; - OH; donor & acceptor- NH; donor- O=C, acceptor- SH (rare case)

Binding (strong)

Hydrophobic, pi-pi stacking, bulky & steric

- CH3, CH2CH3,CH2CH2CH3, Ar

Binding (weak), unstable,steric clash

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Structure & Classification of 20 Amino AcidsStructure & Classification of 20 Amino Acids

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

A

B

C

DE

A

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..

D = …………………..

E = …………………..

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

B C

D

D = …………………..

F e

N

N

S

A = …………………..

B = …………………..

A

B

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..A

B

C

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

A

B

C

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..

D = …………………..

E

D

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

E = …………………..

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..

D = …………………..A

D

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

A

BC

A

B

C

A = …………………..

B = …………………..

C = …………………..

D = …………………..

D

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.4.5 ความเปนกรด-เบสของกรดอะมโน

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Page 4: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

44

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Stereoisomers

StereochemistryStereochemistry

Two stereisomers : L- (R configuration) and D- (S configuration) forms. In nature, proteins are formed by L-amino acid.

CA is a chiral center

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Stereoisomers

HNH2

R

COOH

NH2H

R

COOH

L-form(Naturally occurring)

D-form

CA is a chiral center

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Zwitter ions

•The ends of amino acid, the amino (NH2) and the carboxylic (COOH) groups, are ionizable.

•Amino acid with the ionized form of both ends is called

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

HH3N

COO

R

-

+

o ac d w e o ed o o bo e ds s ca edzwitter ions.

protonation : -NH2 + H + --> -NH3+

deprotonation : -COOH --> -COO- + H +

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

+ H N CA

R

C N CACOO

R'+H N CACOO

R- + +H N CACOO

R'- -

+ H O

Peptide bond

3.5.1 พนธะเพปไทดกรดอะมโนในโปรตนเชอมตอกนดวยพนธะโควาเลนทระหวาง ระหวาง -CO(i)-NH(i+1) เรยกพนธะนวา พนธะเพปไทด

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

+ H3N CA C

O

N

H

CACOO+H3N CACOO +H3N CACOO + H2O

Condensation reaction between two amino acids

ทปลายของโปรตนและเพปไทด ปลายดาน -NH3

+ เรยกวา N-terminus และปลายดาน –COO- เรยกวา C-terminus

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

การนบลาดบกรดอะมโนในโปรตนจะเรมนบจาก N-terminus ไปหา C-terminus ดงนนกรดอะมโนลาดบแรกสดอยท N-terimnus และกรดอะมโนลาดบสดทายจะอยท C-terminus

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.5.2 คอนฟอรเมชนของเพปไทด

พนธะเพปไทด ใช sp2 ไฮบรดออรบทลของ C-N ซงความยาวพนธะเฉลย = 1.32Å ซงเปนสมบตของพนธะค

O O

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

C NC

H

C N+ C

H

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

C

O R C

O

NC

O R C

O

N

โครงสรางของเพปไทดชอบทจะเปนแทรน-คอนฟอรเมอร (trans-conformer) ยกเวน Proline และ Glycine ดวยอทธพลทางสเตอรก

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

C NC

HR

C N

CR

trans-peptide cis-peptide

C NC

HR

C N

CR

trans-peptide cis-peptide

Page 5: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

55

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

sp3-C

ความเปนระนาบของเพปไทด

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Peptide planesp2 -sp2

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.6 โครงสรางของโปรตน

โครงสรางของโปรตนแบงออกเปน 4 ระดบ คอโครงสรางไพรมาร (Primary structure)โ ส (S d )

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

โครงสรางเซคคนดาร (Secondary structure) โครงสรางเทอรเชยร (Tertiary structure) โครงสรางควอเทอรนาร (Quaternary structure)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.6.1 โครงสรางไพรมาร

โครงสรางไพรมารหรอโครงสรางระดบทหนงเปนโครงสรางแสดงลาดบกรดอะมโนของโปรตน (amino acid sequence)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

1) Primary structure : Amino Acid Sequence

1 tefkagsakk gatlfktrcl qchtvekggp hkvgpnlhgi

41 fgrhsgqaeg ysytdanikk nvlwdennms eyltnpkkyi

81 pgtkmafggl kkekdrndli tylkkate

Amino acid sequence of cytochrome c from Saccharomyces cerevisiae

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

tefkagsakk …. kate

N-Terminus C-Terminus

pg gg y

Number of residue 108

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.6.2 โครงสรางเซคคนดาร•เปนโครงสรางยอย (sub-structures) ของโครงสรางโปรตนสามมต •โครงสรางเซคคนดารทมการจดเรยงอะตอมทมรปแบบคอนขางแนนอน โ โ

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

•มกรดอะมโนทตอเชอมกนอยางนอย 3-4 กรดอะมโนและเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางกน •เชน โครงสรางเกลยวอลฟา (α-helix) และโครงสรางแผนบตา (β-sheet)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

โครงสรางเกลยวอลฟา (α-helix)

• เปนเกลยวเวยนขวามอหรอตามเขมนาฬกา• เกลยววนครบหนงรอบใช

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Right-handed helix

กรดอะมโนจานวน 3.6 •มระยะระหวางเกลยว 5.4 Å • H-bonding patterns :

CO(i)----HN(i+3) และ CO(i)----HN(i+4)

-60o 10o ; -50o 10o

Page 6: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

66

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

-bon

d CO(i)----HN(i+4) H-bonding

โครงสรางเกลยวอลฟา (α-helix)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

N

CR

H

C=O

H- H bonding

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

- การจดเรยงของอะตอมแบคโบนบนสายเพปไทดใหแบนราบ และจะตองมการจดเรยงอะตอมแบคโบนทคลายกนอยางนอยอกหนงดานวางประกบหรอขนานกน

- แนวขนานของระนาบเพฟไทดมสองแบบ แบบขนานทศเดยวกน

โครงสรางแผนบตา

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

แนวขนานของระนาบเพฟไทดมสองแบบ แบบขนานทศเดยวกน (Parallel β-sheet) กบ แบบขนานทศตรงขามกน (Anti-parallel -sheet)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

1) Antiparallel -sheet - H-bonding pattern:N-H(i)----O=C(j)C=O(i)---H-N(j)N-H(i+2)---O=C(j-2)

โครงสรางแผนบตา

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

N H(i+2) O C(j 2)C=O(i+2)---H-N(j-2) …

Antiparallel -sheet

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

2) Parallel -sheet- H-bonding pattern:

N-H(i)----O=C(j)C=O(i)---H-N(j+2)N H(i+2) O C(j+2)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Parallel -sheet

N-H(i+2)---O=C(j+2)C=O(i+2)---H-N(j+4) …

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.6.3 โครงสรางเทอรเชยร•แสดงการจดเรยงของโครงสรางเซคคนดารของโมเลกล • แสดงการจดเรยงอะตอมในปรภมสามมต เรยกวา โครงสรางสามมต โครงสรางระดบนเกดขนหลงจากโปรตนผานกระบวนการมวนพบ turn

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

-sheet

-helix

coil

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

3.6.4 โครงสรางควอเทอรนาร

โครงสรางควอเทอรนารหรอโครงสรางระดบทสเปนโครงสรางทแสดงการจดเรยงโครงสรางสามมตของโปรตนทมมากกวาหนงโมโนเมอรหรอมมากกวาหนงสายพอลเพปไทด (polypeptide chain) บางครงเรยกแตละโมโนเมอรของโปรตนวา หนวยยอยหรอซบย

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

บางครงเรยกแตละโมโนเมอรของโปรตนวา หนวยยอยหรอซบยนท (subunit)

Page 7: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

77

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

• Refer to the assembly of different polypeptide chains (multimeric proteins)• Some proteins need more than one chain for function.

3.6.4 โครงสรางควอเทอรนาร

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Monomer (single chain)

no quaternary str.

Dimer (two chains)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

r1

1

2

การคานวณความยาวพนธะหรอระยะทางระหวางอะตอม

(x1,y1,z1)

(x2,y2,z2)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

r1=sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

r1 v2v1

1

2 3

การคานวณมมθ

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

r2

v1. v2 = |v1| |v2| cos θ

มม (θ)

*ใชสมการนดวยความระมดระวง

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

r1 r3

v1

1

2 3

4

การคานวณมมทอรชน

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

r2 v2

v1. v2 = |v1| |v2| cos θ

มมทอรชน (θ)

v1 = r1 x r2

v2 = -r2 x r3

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

โครงสรางของ backbone

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Page 8: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

88

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Ramachandran plot : backbone torsion: Ci-1-Ni-CAi-Ci: Ni-CAi-Ci-Ni+1

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Levels of protein structureLevels of protein structure

Primary Str. Secondary Str.

MMAGHT…CMT

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Tertiary Str. Quaternary Str.

C-terminalN-terminal

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

- ฐานขอมลทเกบรวบรวมโครงสรางสามมต (3D) ของชวโมเลกล- www.rcsb.org

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

หวขอ•วธคนหาและโหลดโครงสรางของโปรตนทสนใจ •รายละเอยดของขอมล PDB format•วธวเคราะหขอมลเบองตน

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Page 9: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

99

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Understanding PDB structural data

ID code, Header, Title R f

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ReferencesExpt. Data, Resolution Sequence residues, Helix, SheetAtomic coordinates in PDB ***Naming convention of atoms ***HETATM

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Atomic coordinates in PDB

col11

col211

col313-14

col4 18

col5 22

col6 26

col7 38

col8 46

col9 54

Initial

at id At name

res name

chain segid

resid x crd ycrd z crd

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ATOM 1 N PRO A 1 39.948 8.524 7.859 ATOM 2 CA PRO A 1 40.303 8.742 9.262 ATOM 3 C PRO A 1 39.969 7.576 10.198 ATOM 4 O PRO A 1 39.210 6.721 9.764 ATOM 5 CB PRO A 1 39.566 10.000 9.686 ATOM 6 CG PRO A 1 38.424 10.110 8.676 ATOM 7 CD PRO A 1 39.168 9.672 7.422 ATOM 8 N GLN A 2 40.448 7.444 11.438

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Naming convention of atoms

CBCG

CDCE

CZCHCA

O

O

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

N

O

N

N C

C

C

OHH

C

CO NH2

H

H

H

H

N C

C

C

OHH

C

CO NH2

H

H

H

H

N

O

N

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Greek-Eng Examples=Alpha=A CA, HA=Beta=B CB, HB

G G CG HG OG SG

Atom notation

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

=Gamma=G CG, HG, OG, SG=Delta=D CD, HD, OD, ND, SD=Epsilon=E CE, HE, OE, NE, SE=Zeta=Z CZ, HZ, OZ, NZ=Eta=H CH, HH, OH, NH

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

N C

C

C

C

CO NH2

H

H

H

H

N C

C

C

C

CO NH2

H

H

H

H

Mapping exercise

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

OHH OHHATOM 8 N GLN A 2 40.448 7.444 11.438 ATOM 9 CA GLN A 2 39.939 6.415 12.343 ATOM 10 C GLN A 2 38.829 6.989 13.237 ATOM 11 O GLN A 2 38.947 8.080 13.803 ATOM 12 CB GLN A 2 41.045 5.894 13.208 ATOM 13 CG GLN A 2 40.630 4.836 14.200 ATOM 14 CD GLN A 2 41.824 4.393 15.014 ATOM 15 OE1 GLN A 2 42.177 5.018 15.998 ATOM 16 NE2 GLN A 2 42.569 3.353 14.712

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

ATOM 39 N TRP A 6 32.115 6.209 20.712ATOM 40 CA TRP A 6 31.509 6.765 21.920ATOM 41 C TRP A 6 30.374 7.747 21.627

N

O

N

Mapping exercise

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ATOM 42 O TRP A 6 29.416 7.951 22.380ATOM 43 CB TRP A 6 32.599 7.452 22.709ATOM 44 CG TRP A 6 33.732 6.509 23.070ATOM 45 CD1 TRP A 6 34.880 6.448 22.338ATOM 46 CD2 TRP A 6 33.723 5.616 24.084ATOM 47 NE1 TRP A 6 35.619 5.497 22.875ATOM 48 CE2 TRP A 6 34.957 4.978 23.914ATOM 49 CE3 TRP A 6 32.851 5.268 25.104ATOM 50 CZ2 TRP A 6 35.352 3.959 24.768ATOM 51 CZ3 TRP A 6 33.250 4.250 25.964ATOM 52 CH2 TRP A 6 34.479 3.601 25.803

Page 10: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

1010

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

N C

C

C

OHH

C

H H

O O-Mapping exercise

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ATOM 191 N ASP A 25 26.997 3.522 8.604ATOM 192 CA ASP A 25 26.320 2.350 9.110ATOM 193 C ASP A 25 26.682 0.960 8.579ATOM 194 O ASP A 25 26.035 0.418 7.696ATOM 195 CB ASP A 25 24.834 2.615 8.929ATOM 196 CG ASP A 25 23.891 1.734 9.727ATOM 197 OD1 ASP A 25 24.287 0.792 10.396ATOM 198 OD2 ASP A 25 22.708 1.992 9.697

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Structural coordinates

ATOM 191 N ASP A 25 26.997 3.522 8.604ATOM 192 CA ASP A 25 26.320 2.350 9.110ATOM 193 C ASP A 25 26.682 0.960 8.579ATOM 194 O ASP A 25 26.035 0.418 7.696ATOM 195 CB ASP A 25 24.834 2.615 8.929ATOM 196 CG ASP A 25 23.891 1.734 9.727ATOM 197 OD1 ASP A 25 24 287 0 792 10 396

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ATOM 197 OD1 ASP A 25 24.287 0.792 10.396ATOM 198 OD2 ASP A 25 22.708 1.992 9.697

1. Cartesian coordinate system (x, y, z)2. Internal coordinate system: bond length, bond

angle, dihedral angle

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Reference coordinates

x

y

-x x

z

-x y

z

-y

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

-y -z -z

(1,1,0), (1,0,-1), (-1,-1,1), (-1,0,0)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

z-x

3D (cartesian) coordinate system

-y y

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

x

-z

(1,1,0), (1,0,-1), (-1,-1,1), (-1,0,0)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

y

3D reference coordinates in molecular graphic software

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

x-x

-y

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

-Chemical structure search & BioActivity analysis- 50 million compounds ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/pubchem/Compound/CURRENT-Full/SDF/

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Page 11: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

1111

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

'pdb' : PDB, 'mmod' : Macromodel, 'xyz' : Tinker, 'cc1' : ChemDraw3D 'mol' : MDL MOL-file, 'sdf' : MDL SD-file 'xplor' : X-PLOR/CNS map, 'ccp4' : CCP4 map, 'callback' : PyMOL Callback object (PyOpenGL) 'cgo' : compressed

ขอมลทางโครงสรางในรปแบบหรอ format ตางๆ

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

PyMOL Callback object (PyOpenGL) cgo : compressed graphics object (list of floats) 'trj' : AMBER trajectory (use load_traj command for more control) 'top' : AMBER topology file 'rst' : AMBER restart file 'cex' : Metaphorics CEX format 'pse' : PyMOL Session file 'pqr' : PQR (a modified PDB file with charges and radii) 'mol2' : MOL2

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

โปรแกรม VMD (Visual Molecular Dynamic)

- Molecular graphic program ทใช visualize และ analyze ชวโมเลกล ไดแก โปรตน ดเอนเอ ลพด เมมเบรน- ทางานแบบ interactive modeใช โ ไ f t ช PDB Ch

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

- ใชขอมลทางโครงสรางไดหลาย format เชน PDB, Charmm, Amber, NAMD-เตรยม input parameters สาหรบ run MD ดวยโปรแกรม NAMD- ใชไดทงระบบ Unix, Mac, Windows

Reference: Humphrey, W., Dalke, A. and Schulten, K., VMD – Visual Molecular Dynamics" J. Molec. Graphics 1996, 14.1, 33-38.

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

•แนะนาโปรแกรมและเมนตางๆ ทสาคญ •วธโหลดโมเลกล •วธนาเสนอแสดงโครงสรางของโปรตนในรปแบบตางๆ •วธวเคราะหการยดจบระหวางกรดอะมโนใน binding

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ว วเ ร ร จ ร ว ง ร มโนใน b d gsite กบลแกนด พนธะไฮโดรเจน •วธวดระยะหางระหวางอะตอม •วธ Renderใหไดภาพทมความละเอยดสงเพอใชในรายงาน

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Start โปรแกรม vmd

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

จะปรากฏ 3 windows คอ VMD Main, OpenGL Display และ Command prompt windows

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

1. ตง default folder ใหมใน VMD เสยกอน เพอใหงายตอการ read และ save file

- เลอก ExtensionsTk Console จะได windows ใหม ซงเปน VMD TkConsole windows

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

-ท TkConsole windows ใหพมพ ชอไดรฟและชอโฟลเดอรทตองการ เชนcd d:cd thep/lecture_note/training

Page 12: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

1212

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

2. เลอก File New Molecule … ใน VMD Main window(จะปรากฏ Molecule File Browser)

3. คลกปม Browse เลอกไฟลทตองการเชน 1LOX.pdb

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

แลวคลกปม Load

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

4. ท OpenGL windows ใหใชเมาสควบคมโดยทดลองเคลอนโมเลกลในแบบ translation, rotation ตามแกน X, Y, Z รวมทง ยอหรอขยายขนาดโมเลกล

Hot key: r (rotation) t (translation) s (zoom)

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Hot key: r (rotation), t (translation), s (zoom)

5. เลอก Display Orthographic6. ทดลองเปลยน center โดยใช Mouse Center

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

1. เลอก Graphics Representations2. ในเมนยอย Drawing style-เลอก Drawing Method ทดลองเปลยนภาพโครงสราง จาก Lines เปนแบบอนๆ

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

ภาพโครงสราง จาก Lines เปนแบบอนๆ เชน VDW, New Cartoons เปนตน-เลอก Coloring Method สาหรบกาหนดส(Default color ตาม Name เชน สแดงแทน O ; สนาเงนแทน N;สฟาแทน C)

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

ใชวธ Multiple representation1. คลก Create Repพมพ resid 168 155 123 156 157 1592 คลก Create Rep อกครง

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

2. คลก Create Rep อกครง พมพ resname MCX3. คลก Create Rep อกครง พมพprotein and same residue as (within 4.0 of resname MCX)4. กาหนดส โดยไปท Graphics Colors

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

เปรยบเทยบกบ paper

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

1. ท Graphical Representations ใหปรบคา Resolution ของ objects ตางๆใหมคามากๆ

2. ท VMD Main เลอก File Render … (จะได File R d C t l Wi d )

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Render Controls Windows)3. ท Render using เลอก Tachyon และตงชอไฟล4. คลกท Starting Rendering

Page 13: PS spornthe/vmd …pioneer.netserv.chula.ac.th/~spornthe/2302664/VMD...pg gg y Number of residue 108 Chulalongkorn University i istry Unit Cell stry Unit Cell 3.6.2 โครงสร

1313

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

ภาพ Render ทมความละเอยดสงขน

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

istr

y U

nit

Ce

llis

try

Un

it C

ell

Chulalongkorn UniversityChulalongkorn University

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

iC

om

pu

tatio

nal C

he

mi

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

Co

mp

uta

tiona

l Ch

em

PS