Кут (программное обеспечение)

Кут
	главное окно Coot (версия 0.5pre)
Разработчик(и)	Пол Эмсли ; Кевин Д. Коутан
Первоначальный выпуск	2002
Стабильная версия	0.9.4.1 / 2 февраля 2021 г .; 3 года назад
Операционная система	Windows , Linux , OS X , Unix
Тип	Молекулярное моделирование
Лицензия	Стандартная общественная лицензия GNU
Веб-сайт	http://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/personal/pemsley/coot ; http://www.biop.ox.ac.uk/coot/

Программа Coot ( Кристаллографический объектно-ориентированный инструментарий ) ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} используется для отображения и управления атомными моделями макромолекул, обычно белков или нуклеиновых кислот, с использованием трехмерной компьютерной графики . В первую очередь он ориентирован на построение и проверку атомных моделей в трехмерных электронной плотности картах , полученных методами рентгеновской кристаллографии , хотя он также применяется к данным электронной микроскопии .

Обзор

Кут отображает карты электронной плотности и атомные модели и позволяет выполнять такие манипуляции с моделями, как идеализация, уточнение реального пространства, ручное вращение/перемещение, подгонка твердого тела, поиск лигандов, сольватация, мутации, ротамеры и идеализация Рамачандрана . Программное обеспечение разработано таким образом, чтобы оно было простым в освоении для начинающих пользователей, что достигается за счет того, что инструменты для выполнения общих задач «обнаруживаются» через знакомые элементы пользовательского интерфейса (меню и панели инструментов) или благодаря интуитивному поведению (управление мышью). Недавние разработки повысили удобство использования программного обеспечения для опытных пользователей благодаря настраиваемым привязкам клавиш, расширениям и обширному интерфейсу сценариев.

Coot — свободное программное обеспечение , распространяемое под лицензией GNU GPL. Он доступен на веб-сайте Coot. ^{[ 4 ]} первоначально в Университете Йорка , а теперь в Лаборатории молекулярной биологии MRC . Предварительно скомпилированные двоичные файлы также доступны для Linux и Windows на веб-странице и в CCP4 , а также для Mac OS X через Fink 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 авторов — Кевин Коутан, Бернхард Локамп и Стюарт МакНиколас ( Йоркский университет ), Уильям Скотт ( Калифорнийский университет в Санта-Крузе ) и Юджин Криссинель ( Лаборатория Дарсбери ).

Функции

Coot можно использовать для чтения файлов, содержащих трехмерные атомные координатные модели макромолекулярных структур в ряде форматов, включая файлы pdb , mmcif и Shelx. Затем модель можно вращать в 3D и просматривать с любой точки зрения. 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 контурируется с помощью 3D-сетки. Уровень контура контролируется с помощью колеса мыши для удобства манипулирования — это дает пользователю простой способ получить представление о трехмерном профиле электронной плотности без визуального беспорядка из-за множества уровней контуров. Электронная плотность может быть считана в программу из форматов карт ccp4 или cns , хотя чаще карту электронной плотности рассчитывают непосредственно на основе данных дифракции рентгеновских лучей, считанных из файла mtz, hkl, fcf или mmcif.

Coot предоставляет обширные возможности для построения и уточнения модели (т. е. настройки модели для лучшего соответствия электронной плотности), а также для проверки (т. е. проверки того, что атомная модель согласуется с экспериментально полученной электронной плотностью и имеет химический смысл). Самым важным из этих инструментов является механизм уточнения реального пространства, который оптимизирует соответствие части атомной модели плотности электронов в реальном времени с графической обратной связью. Пользователь также может вмешаться в этот процесс, перетаскивая атомы в нужные места, если исходная модель находится слишком далеко от соответствующей электронной плотности.

Инструменты для построения моделей

Инструменты для построения общей модели:

Режим C-альфа-жезлочки — проследите основную цепь белка, размещая правильно расположенные атомы альфа-углерода.
Зона Ca -> Основная цепь — преобразует первоначальный след атомов альфа-углерода в полный след основной цепи.
Поместите сюда спираль – поместите последовательность аминокислот в конформации альфа-спирали в плотность.
Поместите сюда нить – поместите последовательность аминокислот в конформации бета-цепи в плотность.
Ideal DNA/RNA — создайте идеальный фрагмент ДНК или РНК.
Найдите лиганды — найдите и подберите модель любой небольшой молекулы, которая может быть связана с макромолекулой.

Инструменты для перемещения существующих атомов:

Зона уточнения реального пространства — оптимизируйте соответствие модели электронной плотности, сохраняя при этом стереохимию.
Регуляризировать зону – оптимизировать стереохимию.
Зона подгонки твердого тела — оптимизируйте подгонку твердого тела к электронной плотности.
Поворот/перенос зоны — позиционирование твердого тела вручную.
Инструменты ротамера (ротамер с автоматической подгонкой, ротамер с ручным управлением, изменение и автоподбор, простое изменение)
Редактирование кручения (редактирование углов хи, редактирование кручений основной цепи, общие кручения)
Другие белковые инструменты (перевернутый пептид, перевернутая боковая цепь, цис <-> транс)

Инструменты для добавления атомов в модель:

Найдите воду - добавьте в модель упорядоченные молекулы растворителя.
Добавить концевой остаток – удлинить белковую или нуклеотидную цепь.
Добавить альтернативную конформацию
Поместить атом в указатель

Инструменты проверки

Инструмент проверки сюжета Кут Рамачандран

Инструмент проверки соответствия плотности лысеницы

В макромолекулярной кристаллографии наблюдаемые данные часто бывают слабыми, а отношение наблюдения к параметру близко к 1. В результате в некоторых случаях можно построить неправильную модель атома в электронной плотности. Чтобы избежать этого, необходима тщательная проверка. Coot предоставляет ряд инструментов проверки, перечисленных ниже. Построив первоначальную модель, обычно проверяют все это и пересматривают любые части модели, которые отмечены как проблемные, прежде чем помещать координаты атомов в общедоступную базу данных.

График Рамачандрана - проверка углов скручивания белковой цепи.
Клейвегта График - исследуйте различия между скручиваниями цепей, связанных с NCS.
Неправильные хиральные объемы – проверьте наличие хиральных центров с неправильной направленностью.
Немоделированные капли — проверка электронной плотности, не учитываемой существующими атомами.
карты различий Пики — проверьте наличие больших различий между наблюдаемой и расчетной плотностью.
Проверить/Удалить воду - проверить наличие молекул воды, плотность которых не соответствует.
Проверьте воду по отклонению карты разницы
Анализ геометрии — проверка невероятных длин связей, углов и т. д.
Пептидный омега-анализ – проверка на наличие неплоских пептидных связей.
Анализ отклонения температурного фактора -
Выбросы B-фактора GLN и ASN –
ротамера Анализ – проверьте наличие необычных конформаций боковой цепи белка.
Анализ соответствия плотности : выявление частей модели, которые не соответствуют плотности.
Конфликты зондов — проверьте наличие атомов водорода в неподходящем окружении (с помощью Molprobity).
Различия NCS — проверьте общие различия между цепочками, связанными с NCS.
Складки Пукка — проверьте наличие необычных конформаций ДНК/РНК.

Архитектура программы

Coot построен на основе ряда библиотек. 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 и Научную библиотеку GNU .

Большая часть функций программы доступна через интерфейс сценариев, который обеспечивает доступ как к языкам сценариев Python, так и к Guile.

Отношение к CCP4mg

Программное обеспечение для молекулярной графики CCP4mg ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} из проекта совместных вычислений номер 4 — это родственный проект, с которым Кут использует некоторый код. Проекты ориентированы на несколько разные проблемы: CCP4mg занимается презентационной графикой и видеороликами, а Coot занимается построением и проверкой моделей.

Влияние на сообщество кристаллографических вычислений

Программное обеспечение приобрело значительную популярность, обогнав широко используемые пакеты, такие как «О», ^{[ 11 ]} XtalView, ^{[ 12 ]} и Турбо Фродо. ^{[ 13 ]} С 2004 года основная публикация цитируется в более чем 25 000 независимых научных статьях. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ «Выпуск 0.9.4.1» . 2 февраля 2021 г. Проверено 4 марта 2021 г.
^ П. Эмсли; Б. Локамп; У.Г. Скотт; Коутан (2010). « Особенности и развитие Coot » . Акта Кристаллографика . Д66 (4): 486–501. дои : 10.1107/s0907444910007493 . ПМЦ 2852313 . ПМИД 20383002 .
^ П. Эмсли; К. Коутан (2004). « Кут: инструменты построения моделей для молекулярной графики » . Акта Кристаллографика . Д60 (12): 2126–2132. дои : 10.1107/s0907444904019158 . ПМИД 15572765 .
^ «Кут» . Mrc-lmb.cam.ac.uk . Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Кут — CCP4 вики» . Strucbio.biologie.uni-konstanz.de . Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Крутой список на Www.Jiscmail.Ac.Uk» . JISCMail . Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Доктор Кевин Коутан - О сотрудниках Йоркского университета» . Ysbl.york.ac.uk. 23 октября 2014 г. Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Проект библиотеки координат CCP4» . www.ebi.ac.uk. Архивировано из оригинала 10 июня 2002 года . Проверено 17 января 2022 г.
^ Л. Поттертон, С. МакНиколас, Э. Криссинель, Дж. Грубер, К. Коутан, П. Эмсли, Г. Н. Муршудов, С. Коэн, А. Перракис и М. Ноубл (2004). « Развитие проекта молекулярной графики CCP4 » . Акта Кристаллогр . Д60 : 2288–2294. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ «Архивная копия» . www.ysbl.york.ac.uk. Архивировано из оригинала 10 июня 2005 года . Проверено 17 января 2022 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Домашняя страница Элвина Джонса» . Xray.bmc.uu.se. Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Программное обеспечение CCMS — XtalView» . Sdsc.edu . 9 августа 2006 г. Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Описание Турбо Фродо» . Csb.yale.edu . 26 марта 1999 г. Проверено 27 февраля 2017 г.
^ «Инструменты построения моделей Coot для молекулярной графики — Google Scholar» . Scholar.google.co.uk . Проверено 27 февраля 2017 г.

Внешние ссылки

Сайт Кут

[wikidata-4184b55be4bb7116e0faf0488df8de461b5d8186-v18-1] «Выпуск 0.9.4.1» . 2 февраля 2021 г. Проверено 4 марта 2021 г.

[2] П. Эмсли; Б. Локамп; У.Г. Скотт; Коутан (2010). « Особенности и развитие Coot » . Акта Кристаллографика . Д66 (4): 486–501. дои : 10.1107/s0907444910007493 . ПМЦ 2852313 . ПМИД 20383002 .

[3] П. Эмсли; К. Коутан (2004). « Кут: инструменты построения моделей для молекулярной графики » . Акта Кристаллографика . Д60 (12): 2126–2132. дои : 10.1107/s0907444904019158 . ПМИД 15572765 .

[4] «Кут» . Mrc-lmb.cam.ac.uk . Проверено 27 февраля 2017 г.

[5] «Кут — CCP4 вики» . Strucbio.biologie.uni-konstanz.de . Проверено 27 февраля 2017 г.

[6] «Крутой список на Www.Jiscmail.Ac.Uk» . JISCMail . Проверено 27 февраля 2017 г.

[7] «Доктор Кевин Коутан - О сотрудниках Йоркского университета» . Ysbl.york.ac.uk. 23 октября 2014 г. Проверено 27 февраля 2017 г.

[8] «Проект библиотеки координат CCP4» . www.ebi.ac.uk. Архивировано из оригинала 10 июня 2002 года . Проверено 17 января 2022 г.

[9] Л. Поттертон, С. МакНиколас, Э. Криссинель, Дж. Грубер, К. Коутан, П. Эмсли, Г. Н. Муршудов, С. Коэн, А. Перракис и М. Ноубл (2004). « Развитие проекта молекулярной графики CCP4 » . Акта Кристаллогр . Д60 : 2288–2294. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[10] «Архивная копия» . www.ysbl.york.ac.uk. Архивировано из оригинала 10 июня 2005 года . Проверено 17 января 2022 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[11] «Домашняя страница Элвина Джонса» . Xray.bmc.uu.se. Проверено 27 февраля 2017 г.

[12] «Программное обеспечение CCMS — XtalView» . Sdsc.edu . 9 августа 2006 г. Проверено 27 февраля 2017 г.

[13] «Описание Турбо Фродо» . Csb.yale.edu . 26 марта 1999 г. Проверено 27 февраля 2017 г.

[14] «Инструменты построения моделей Coot для молекулярной графики — Google Scholar» . Scholar.google.co.uk . Проверено 27 февраля 2017 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]