Банк данных белков - Protein Data Bank

Банк данных белков
Wwpdb-logo.png
Содержание
Описание
Связаться с нами
Основное цитированиеPMID  30357364
Доступ
Формат данныхммCIF, PDB
Интернет сайт

В Банк данных белков (PDB)[1] это база данных для трехмерных структурных данных больших биологических молекул, таких как белки и нуклеиновых кислот. Данные, обычно получаемые Рентгеновская кристаллография, ЯМР-спектроскопия, или, все чаще, криоэлектронная микроскопия, и представленный биологи и биохимики со всего мира, свободно доступны в Интернете через веб-сайты входящих в него организаций (PDBe,[2] PDBj,[3] RCSB,[4] и BMRB[5]). PDB находится под надзором организации, называемой Всемирный банк данных о белках, wwPDB.

PDB является ключевым в областях структурная биология, такие как структурная геномика. Большинство крупных научных журналов и некоторые финансирующие агентства теперь требуют от ученых предоставлять свои структурные данные в PDB. Многие другие базы данных используют белковые структуры, депонированные в PDB. Например, SCOP и CATH классифицировать белковые структуры, а PDBsum предоставляет графический обзор записей PDB с использованием информации из других источников, таких как Генная онтология.[6][7]

История

Две силы сошлись, чтобы инициировать PDB: небольшой, но растущий набор наборов данных о структуре белка, определенных с помощью дифракции рентгеновских лучей; и недавно доступный (1968) дисплей молекулярной графики, Brookhaven RAster Display (BRAD), чтобы визуализировать эти белковые структуры в 3-D. В 1969 году при спонсорской поддержке Уолтера Гамильтона в Брукхейвенская национальная лаборатория, Эдгар Мейер (Техасский университет A&M ) начал писать программное обеспечение для хранения файлов атомарных координат в общем формате, чтобы сделать их доступными для геометрической и графической оценки. К 1971 году одна из программ Мейера, SEARCH, позволила исследователям получать удаленный доступ к информации из базы данных для изучения белковых структур в автономном режиме.[8] ПОИСК сыграл важную роль в создании сетей, тем самым положив начало функциональному началу PDB.

Банк данных о белках был объявлен в октябре 1971 г. Природа Новая Биология[9] как совместное предприятие между Кембриджский центр структурных данных, Великобритания и Брукхейвенская национальная лаборатория, США.

После смерти Гамильтона в 1973 году Том Кецтл взял на себя руководство PDB в течение следующих 20 лет. В январе 1994 г. Джоэл Сассман Израиля Институт науки Вейцмана был назначен главой НДБ. В октябре 1998 г.[10]PDB был передан Научно-исследовательскому сотрудничеству в области структурной биоинформатики (RCSB);[11] перевод был завершен в июне 1999 г. Новым директором был Хелен М. Берман из Университет Рутгерса (один из управляющих институтов RCSB, другой - Суперкомпьютерный центр Сан-Диего в Калифорнийский университет в Сан-Диего ).[12] В 2003 году, с образованием wwPDB, PDB стала международной организацией. Членами-учредителями являются PDBe (Европа),[2] RCSB (США) и PDBj (Япония).[3] В BMRB[5] присоединился в 2006 году. Каждый из четырех членов wwPDB могут действовать как центры депонирования, обработки и распределения данных PDB. Под обработкой данных понимается тот факт, что персонал wwPDB просматривает и аннотирует каждую поданную заявку.[13] Затем данные автоматически проверяются на достоверность (исходный код[14] для этого программное обеспечение для проверки было предоставлено общественности бесплатно).

Содержание

Примеры белковых структур из PDB (созданных с помощью UCSF Chimera)
Скорость определения структуры белка по методам и годам.[15]

База данных PDB обновляется еженедельно (универсальное глобальное время +0 среда) вместе со своим списком активов.[16] По состоянию на 1 апреля 2020 г., в PDB входили:

Экспериментальный
Метод		БелкиНуклеиновых кислотБелок / нуклеиновая кислота
комплексы		ДругойВсего
дифракция рентгеновских лучей135170209769454144216
ЯМР113371325264812934
Электронная микроскопия347535113604646
Гибридный155531164
Другой2864613309
Всего:1504233466835426162269
134 146 структур в PDB имеют структурный фактор файл.
10 289 структур имеют файл ограничения ЯМР.
4814 структур в PDB имеют химические сдвиги файл.
4718 структур в PDB имеют 3DEM файл карты депонирован в Банк данных EM

Большинство структур определяется методом дифракции рентгеновских лучей, но около 10% структур определяется методом белок ЯМР. При использовании дифракции рентгеновских лучей получают приближения координат атомов белка, тогда как с помощью ЯМР оценивается расстояние между парами атомов белка. Окончательную конформацию белка получают из ЯМР путем решения геометрия расстояния проблема. После 2013 года все большее количество белков определяется криоэлектронная микроскопия. При щелчке по числам в связанной внешней таблице отображаются примеры структур, определенных этим методом.

Для структур PDB, определенных с помощью дифракции рентгеновских лучей, которые имеют файл структурных факторов, можно просмотреть их карту электронной плотности. Данные таких структур хранятся на «сервере электронной плотности».[17][18]

Исторически количество структур в PDB росло примерно экспоненциально: 100 зарегистрированных структур в 1982 г., 1000 структур в 1993 г., 10 000 в 1999 г. и 100 000 в 2014 г.[19][20] С 2007 года скорость накопления новых белковых структур, похоже, стабилизировалась.[требуется разъяснение ]

Формат файла

Основная статья: Банк данных белков (формат файла)

Формат файла, изначально используемый PDB, назывался форматом файла PDB. Исходный формат был ограничен шириной компьютерные перфокарты до 80 знаков в строке. Примерно в 1996 году формат «файла макромолекулярной кристаллографической информации», mmCIF, который является расширением Формат CIF был введен поэтапно. mmCIF стал стандартным форматом для архива PDB в 2014 году.[21] В 2019 году wwPDB объявила, что осаждения для кристаллографических методов будут приниматься только в формате mmCIF.[22]

An XML версия PDB, называемая PDBML, была описана в 2005 году.[23]Файлы структуры могут быть загружены в любом из этих трех форматов, хотя все большее количество структур не соответствует устаревшему формату PDB. Отдельные файлы легко загружаются в графические пакеты из Интернета. URL-адреса:

  • Для файлов формата PDB используйте, например, http://www.pdb.org/pdb/files/4hhb.pdb.gz или http://pdbe.org/download/4hhb
  • Для файлов PDBML (XML) используйте, например, http://www.pdb.org/pdb/files/4hhb.xml.gz или http://pdbe.org/pdbml/4hhb

"4hhb"- идентификатор PDB. Каждая структура, опубликованная в PDB, получает четырехзначный буквенно-цифровой идентификатор, свой PDB ID. (Это не уникальный идентификатор для биомолекул, потому что несколько структур для одной и той же молекулы - в разных средах или конформациях - могут содержаться в PDB с разными идентификаторами PDB.)

Просмотр данных

Файлы структуры можно просмотреть с помощью одного из несколько бесплатных компьютерных программ с открытым исходным кодом, в том числе Jmol, Пимол, VMD, и Расмол. Другое несвободное, условно-бесплатная программы включают ICM-Browser,[24] MDL Chime, UCSF Химера, Программа просмотра Swiss-PDB,[25] StarBiochem[26] (интерактивный молекулярный просмотрщик на базе Java со встроенным поиском в банке данных белков), Сириус, и VisProt3DS[27] (инструмент для визуализации белков в трехмерном стереоскопическом представлении в анаглите и других режимах), и Discovery Studio. Веб-сайт RCSB PDB содержит обширный список как бесплатных, так и коммерческих программ визуализации молекул и плагинов для веб-браузеров.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ wwPDB, Консорциум (2019). «Банк данных белков: единый глобальный архив данных о трехмерной структуре макромолекул». Нуклеиновые кислоты Res. 47 (D1): 520–528. Дои:10.1093 / нар / gky949. ЧВК  6324056. PMID  30357364.
  2. ^ а б "PDBe home <Узел . pdbe.org.
  3. ^ а б "Банк данных протеина Японии - PDB Japan - PDBj". pdbj.org.
  4. ^ Банк, RCSB Protein Data. «RCSB PDB: Домашняя страница». rcsb.org.
  5. ^ а б «Банк биологического магнитного резонанса». bmrb.wisc.edu.
  6. ^ Берман, Х. М. (январь 2008 г.). «Банк данных о белках: историческая перспектива» (PDF). Acta Crystallographica Раздел A. A64 (1): 88–95. Дои:10.1107 / S0108767307035623. PMID  18156675.
  7. ^ Ласковски Р.А., Хатчинсон Э.Г., Мичи А.Д., Уоллес А.С., Джонс М.Л., Торнтон Дж.М. (декабрь 1997 г.). «PDBsum: веб-база данных сводок и анализов всех структур PDB». Trends Biochem. Наука. 22 (12): 488–90. Дои:10.1016 / S0968-0004 (97) 01140-7. PMID  9433130.
  8. ^ Мейер Э. Ф. (1997). «Первые годы банка данных о белках». Белковая наука. Издательство Кембриджского университета. 6 (7): 1591–1597. Дои:10.1002 / pro.5560060724. ЧВК  2143743. PMID  9232661.
  9. ^ «Банк белковых данных». Природа Новая Биология. 1971. Дои:10.1038 / newbio233223b0.
  10. ^ Берман Х.М., Вестбрук Дж., Фенг З., Гиллиланд Дж., Бхат Т.Н., Вайссиг Х., Шиндялов И.Н., Борн П.Е. (январь 2000 г.). «Банк данных о белках». Нуклеиновые кислоты Res. 28 (1): 235–242. Дои:10.1093 / nar / 28.1.235. ЧВК  102472. PMID  10592235.
  11. ^ «Исследовательское сотрудничество по структурной биоинформатике». RCSB.org. Сотрудничество в области структурной биоинформатики. Архивировано из оригинал на 2007-02-05.
  12. ^ "Архив новостей RCSB PDB". Банк данных белков RCSB.
  13. ^ Карри Э., Фрейтас А., О'Риайн С. (2010). «Роль управления данными для предприятий». В Д. Вуде (ред.). Связывание корпоративных данных. Бостон: Springer США. С. 25–47. ISBN  978-1-441-97664-2.
  14. ^ «Пакет проверки PDB». sw-tools.pdb.org.
  15. ^ Берли С.К., Берман Х.М., Бхикадия С., Би С., Чен Л., Костанцо Л.Д. и др. (консорциум wwPDB) (январь 2019 г.). «Банк данных белков: единый глобальный архив данных о трехмерной структуре макромолекул». Исследования нуклеиновых кислот. 47 (D1): D520 – D528. Дои:10.1093 / нар / gky949. ЧВК  6324056. PMID  30357364.
  16. ^ "Распад текущих активов PDB". RCSB.
  17. ^ «Упсальский сервер электронной плотности». Уппсальский университет. Получено 2013-04-06.
  18. ^ Kleywegt GJ, Harris MR, Zou JY, Taylor TC, Wählby A, Jones TA (декабрь 2004 г.). «Уппсальский сервер электронной плотности». Acta Crystallogr D. 60 (Pt 12 Pt 1): 2240–2249. Дои:10.1107 / S0907444904013253. PMID  15572777.
  19. ^ Анон (2014). «Твердые данные: для банка данных Protein было немалым подвигом оставаться актуальным для 100 000 структур». Природа. 509 (7500): 260. Дои:10.1038 / 509260a. PMID  24834514.
  20. ^ «Отчет о росте содержания». RCSB PDB. Архивировано из оригинал на 2007-04-28. Получено 2013-04-06.
  21. ^ «wwPDB: форматы файлов и PDB». wwpdb.org. Получено 1 апреля, 2020.
  22. ^ wwPDB.org. "wwPDB: Новости 2019". wwpdb.org.
  23. ^ Вестбрук Дж., Ито Н., Накамура Х., Хенрик К., Берман Х.М. (апрель 2005 г.). «PDBML: представление архивных данных макромолекулярной структуры в XML» (PDF). Биоинформатика. 21 (7): 988–992. Дои:10.1093 / биоинформатика / bti082. PMID  15509603.
  24. ^ «ICM-Браузер». Molsoft L.L.C. Получено 2013-04-06.
  25. ^ «Швейцарский PDB Viewer». Швейцарский институт биоинформатики. Получено 2013-04-06.
  26. ^ «СТАР: Биохим - Дом». web.mit.edu.
  27. ^ «VisProt3DS». ООО «Молекулярные системы». Получено 2013-04-06.

внешние ссылки