20151112 ExPASy & PyMOL

上課講師：王淑鶯老師

蛋白質性質分析平台：ExPASy

ExPASy 不僅僅可以分析蛋白質，這個平台可以分析大部分的物質，有些是分析工具是直接連接到外部網站的分析工具，是個非常好用的分析平台。

以蛋白質分析為例，網頁的左方有個proteomics的區塊，點選後就可以看到許多跟蛋白質分析相關的分析工具，若想做蛋白質的BLAST，可以試試看 UniProtKB， 這個分析方式就不僅可完成BLAST，還可以完成許多事情。

進入BLAST頁面時，就可以直接把有興趣的蛋白質序列直接貼上FASTA format的蛋白質序列，然後就執行BLAST



執行後，需等待一段時間..

BLAST完成後就會告訴使用者結果，將會看到以下的頁面。

另外還可以做一些基本的蛋白質性質的計算，如pI等。
在ExPASy選擇proteomics 後，下方會出現幾個子選項，其中一個是"protein characterisation and functions"，接下來的分頁就會變得更精確。

選擇"Compute pI/MW"，進入工具頁面。

一樣使用FASTA format的蛋白質序列即可進行分析的動作。這樣就可以得到 protein pI/MW。

若想知道protein的二級結構，可以使用“APSSP - Advanced Protein Secondary Structure Prediction Server”

除了“APSSP”外，還有"Jmol"跟"Jpred"可以協助完成二級結構的prediction。

找到二級結構後，出現protein function的問題，到底這個protein有哪些domain？執行什麼功能？可以使用"PROSITE"來完成。

把FASTA format的protein sequence貼到正確的位置進行分析。

完成分析過後，分析工具就會將可能的domain告訴使用者，並將domain的位置告訴使用者。

最後介紹一下，Protein Database Bank - PDB

 這裡面收錄了許多蛋白質的資訊，可以從這裡取用想要的蛋白質。
點選任一蛋白後，會在頁面中看到這些分頁，使用者就可以更容易從中取得所需的資訊。

分析工具介紹到這邊。

接下來就是簡單操作 PyMOL，就是將蛋白質的呈現處理成論文中常看到的那種模式。
打開PyMOL程式時，可以看到兩個分開的視窗，上方是指令視窗，下方則是圖形顯示視窗。
指令視窗跟python有點雷同，可能是用python的語法編寫而成的。
操作就從如何匯入文件開始，在PyMOL有兩種方式匯入檔案，一種是直接把protein sequence的FASTA檔案匯入，另一種是透過程式內建的Loader, 輸入已知的protein名稱，直接讓程式搜尋。

以 2AVU 為例，匯入后即可看到許多的線條，這就是 2AVU 蛋白本身的構造。視窗的左邊有許多的指令可以使用，點擊即可使用。
比如說：A代表動作、S代表顯示（想要顯示的方式）、H代表隱藏（有些東西可能需要隱藏）、L代表標記（將一些文字標記在特定的位子）& C代表顏色（將特定的區域或特性上色）

下圖顯示的是使用了 H (Everything/Line) 和 S (Cartoon)後，在經過一些旋轉所顯示的圖形。

由於過後需要將這些彩帶上色，所以改變了一下背景的顏色，做法如下圖，可以看到還有許多顏色可以更改。

在又下方也有幾個按鈕可以使用，大部分跟動畫有關係，只有"S" 和 "F"是比較 特別的。
S: Sequence（可以將下圖紅色框框的protein sequence叫出來）
F: Full Screen

舊版的PyMOL可以 Ray（在指令視窗），輸出的畫質會好很多。
下圖為Ray完過後的輸出圖

這些彩帶由六個chain組成，可以將同一chain的彩帶都染成同一種顏色，只需將幾個指令輸入即可。
command:
color red, chain F
color purple, chain E
color cyan, chain B
color blue, chain A
color green, chain D
color yellow, chain C

當輸入指令 "color red, chain F"時，chain F的所有組成隨即染成紅色（如下圖）。

當以上指令都執行過後，將會得到顏色鮮明的protein structure。

這個protein structure內含有兩個Zn原子，通過在 protein sequence的選擇過後，便可以修改他們的呈現方式。先將它們都選出來，然後幫這個選擇組合 "sele" 更改成 "Zn" 以利修改（ "set_name sele, Zn")，在 Zn 的工具區域選擇其顯示的圖形（本次操作show>spheres，並設定顏色 color>grays）。p.s: Sphere的大小可以修改

完成以上的作業後，即將進入到一個更小的區域去做設定了。一開始操作的時候陷入困難，原因是找不到與老師預設的顏色，但最終完成了。
做法如下：
1. 將視野放大到左邊的橘色框框中
2. 把視野角度調整到下圖的位置
3. 通過滾動滾輪較後面的彩帶隱藏，然後通過調整透明度將"cartoon"設定成較為透明的狀態
4. 選擇目標氨基酸作為後續的處理，可以直接透過下圖點選位置，也可以在protein sequence中選取想要改變的氨基酸
5. 將所選取的氨基酸更名，指令欄中輸入"set_name sele, Cys"，方便作業
6. 在Cys的欄位中選取 "show>side chain"，"color>by element"，"label>residue"
7. 在指令欄中輸入 "set sphere_scale=0.4"，"set label_color, black"，"set label_size, -0.5"

完成~~

接下來便是如何將下圖中的距離標示出來。
做法：
1. "Wizard > measurement"
2. 自動跳出測量距離的工具，點選兩個元素讓程式自動測量距離。
3. 完成後稍微在右方的工具列中調顏色。
4. 成果與下圖的畫質差很多，做完記得 ray 就可以得到下圖。

更改sele的一些設定是可以直接在原來的protein structure中做一些修改，但是沒有辦法快速做到下圖的那種圖形。可以讓程式生成特定的物件但是不與原本的protein同步。
做法：
1. 在指令欄中輸入"create red, chain F"，先前將chain F 設定紅色的彩帶，這個指令就是將 chain F 生成一個叫 "red" 的物件，跟顏色本身無關。右邊的欄位中就會出現 "red" 物件，可以調整其顏色、外觀。
2. "Hide>Everything", "show>ribbon"
3. 利用以下指令重複1~2做法，但更改 "show" 的呈現圖形
create purple, chain E
create cyan, chain B
create blue, chain A
create green, chain D
create yellow, chain C

4. 在"2AVU"的物件中將所有東西隱藏 "Hide> everything"
完成下圖~~

這是本週的進度，下週待續~~~~