Tematy ćwiczeń z biokrystalografii

Prof. Mariusz Jaskólski
Zakład Krystalografii UAM
Poznań, 3 września 2011
Tematy ćwiczeń z biokrystalografii
Dla studentów IV roku makrokierunku Bioinformatyka
Semestr zimowy 2011/2012
Nr. TEMAT
Obowiązujący materiał
Zadanie do wykonania
Dodatkowe uwagi
miejsce
1. SYMETRIA GRUP PUNKTOWYCH I GRUP PRZESTRZENNYCH Zasady budowy symbolu klasy krystalograficznej (grupy punktowej) we wszystkich układach krystalograficznych. Symetria
brył skończonych. Działanie osi śrubowych. Enancjomorfizm. Grupy przestrzenne.
Model kryształu: wyszukanie elementów symetrii, określenie układu krystalograficznego, określenie i analiza symbolu klasy
krystalograficznej. Model sieci Bravais’go: określenie symetrii, układu krystalograficznego, grupy punktowej, grupy
przestrzennej; analiza symbolu i rysowanie symetrii grupy przestrzennej.
s. 60 (sala ćwiczeń Zakładu Krystalografii UAM, Coll. Chemicum)
2.
OPERACJE SYMETRII I OBLICZENIA GEOMETRYCZNE
Międzynarodowe Tablice Krystalograficzne. Komórka elementarna. Współrzędne ułamkowe i ortogonalne. Tensor metryczny.
Wskaźniki Millera. Kąt torsyjny. Proste obliczenia geometryczne w przestrzeni R3. Wariancja. Średnia arytmetyczna i jej
odchylenie standardowe. Test t Studenta.
Określenie współrzędnych węzłów, symboli prostych sieciowych i wskaźników Millera wybranych płaszczyzn.
Przekształcanie punktów elementami symetrii grupy przestrzennej z zastosowaniem rachunku macierzowego. Przekształcanie
współrzędnych atomów w zbiorze PDB. Wyznaczanie geometrii molekuł (długości wiązań, kąty walencyjne, kąty torsyjne) na
podstawie współrzędnych atomowych. Analiza statystyczna wyników.
Przynosimy kalkulatory. Przeczytać: Z.Dauter, M.Jaskolski (2010) J. Appl. Cyst. 43, 1150-1171.
s. 60 (sala ćwiczeń Zakładu Krystalografii UAM, Coll. Chemicum)
3.
KRYSTALIZACJA BIAŁEK
Właściwości kryształów białek. Metody krystalizacji białek. Lizozym jaja kurzego.
Nastawienie krystalizacji białka metodą dyfuzji par w układzie kropli wiszącej.
Przeczytać: Wykład 11 w M.Jaskólski, Krystalografia dla biologów. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2010.
p. A008 (Pokój Krystalizacyjny) Centrum Badań Biokrystalograficznych PAN (ul. Noskowskiego 12/14)
4.
POMIAR DYFRAKCJI RENTGENOWSKIEJ KRYSZTAŁU BIAŁKA
Otrzymywanie promieniowania rentgenowskiego. Sieć odwrotna. Konstrukcja Ewalda. Dyfrakcja promieniowania
rentgenowskiego na kryształach. Sposoby krioprotekcji kryształów białkowych
Rejestracja dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego na krysztale białka przy użyciu generatora rentgenowskiego z wirującą
anodą i płyty obrazowej. Dobieranie warunków krioprotekcji.
p. A007 (Pracownia Rentgenowska) Centrum Badań Biokrystalograficznych PAN (ul. Noskowskiego 12/14)
5.
DANE DYFRAKCYJNE, CZYNNIK STRUKTURY
Wskaźniki refleksów. Wykres Arganda. Czynnik struktury. Wskaźnik rozbieżności R. Stosunek sygnału do szumu. Test χ2.
Obróbka informatyczna obrazu dyfrakcyjnego: redukcja danych do zbioru intensywności lub modułów czynników struktury
refleksów.
KOLLOKWIUM
Pracownia komputerowa Wydziału Biologii UAM (Coll.Biologicum)
6.
MAPY GĘSTOŚCI ELEKTRONOWEJ, BUDOWA MODELU ATOMOWEGO
Transformacja Fouriera. Problem fazowy. Rodzaje map gęstości elektronowej. Rozdzielczość.
Obliczanie i nterpretacja map gęstości elektronowej. Budowanie modelu struktury na podstawie map gęstości elektronowej
przy pomocy programu Coot.
Pracownia komputerowa Wydziału Biologii UAM (Coll.Biologicum)
7.
UDOKŁADNIANIE STRUKTURY
Parametry modelu. Parametr przemieszczenia atomowego (czynnik temperaturowy). Optymalizacja modelu. Metoda
najmniejszych kwadratów. Metoda największej wiarogodności. Więzy stereochemiczne. Symulacja dynamiki molekularnej.
Ocena jakości modelu.
Prowadzenie udokładniania modelu struktury kryształu białka metodą największej wiarogodności pod kontrolą więzów
stereochemicznych przy pomocy programu REFMAC pakietu CCP4.
Przeczytać: A.Wlodawer, W.Minor, Z.Dauter, M.Jaskolski (2008) FEBS J. 275, 1-21.
Pracownia komputerowa Wydziału Biologii UAM (Coll.Biologicum)
8.
INTERPRETACJA WYNIKÓW RENTGENOWSKIEJ ANALIZY STRUKTURALNEJ
Transferazy nukleotydylowe. Integraza retrowirusowa. Kataliza enzymatyczna. Koordynacja metali w strukturach białek.
Analiza centrum aktywnego transferaz nukleotydylowych przy pomocy programu PyMOL.
Pracownia komputerowa Wydziału Biologii UAM (Coll.Biologicum)