T-Zellrezeptor/Peptid/Haupthistokompatibilitätskomplex Interaktionsvisualisierung

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Anke Thomas
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1 SSM3 Bioinformatik & Simulation Praktikumsanleitung und WEB-Ressourcen zu T-Zellrezeptor/Peptid/Haupthistokompatibilitätskomplex Interaktionsvisualisierung Knapp, B. 1. Ziel dieses Praktikums ist die Visualisierung eines TCRpMHC-Komplexes mittels eines Jmol-Applets sowie das Kennen lernen einiger Onlinedatenbanken. Sie finden dieses Dokument zum Download unter: 2. Booten Sie Ihren PC und starten Sie den Browser Firefox mit Start/Programme/Firefox. 3. Gehen Sie auf die Adresse 4. Tragen Sie in das Suchfeld die Kennung (hier: 1MI5) für das gewünschte Molekül ein und klicken Sie auf search. Sie sehen nun Detailinformationen über die Erstellung der 3D-Kristallstruktur sowie die Röntgenstrukturanalyse (Auflösung, Kristallgitter, etc.).

2 5. Auf der Webseite befindet sich auch ein Hinweis auf die Publikation im Zusammenhang mit der Struktur 1mi5. Diese erschien im Journal IMMUNITY. Als nächstes werden wir herausfinden welchen Impact Factor dieses Journal besitzt. => => select a database => journal citation reports => Search for a specific journal => submit 6. Zurück zur PDB-Webseite: Öffnen Sie das PDB file (das zweite Symbol neben dem Namen) 7. Welche Sequenz hat das präsentierte Peptid in Kette C? Unten stehende Grafik illustriert die Benennung der Ketten A B C D E

3 8. Um den Komplex interaktiv betrachten zu können öffnen Sie eine weitere Instanz des Firefox und geben sie die Adresse ein 9. Zoomen: mit dem Mauswheel 10. Drehen Sie das Molekül mit der Maus 11. Rechtsklick in das Molekül / Console. Sie erhalten ein zusätzliches Fenster zur Eingabe von Kommandos. Verkleinern Sie das Browserfenster mit dem Molekül so weit, daß Sie beide Fenster (Molekül, Console) bequem nebeneinander anordnen können (siehe oben). 12. In dieser Konsole können Sie verschiedene Befehle eingeben Versuchen Sie z.b. cartoon off select *:C wireframe on um das Peptid dessen Sequenz Sie zuvor aus der Textdatei gelesen haben zu visualisieren. 13. Es folgt ein kurzes Anwendungbeispiel zur Visualisierung des Konzeptes der Ankeraminosäuren 14. Öffnen Sie in einem neunen Fenster ihres Firefox die SYFPEITHI-Datenbank (

4 Klicken Sie auf Click here to continue und danach auf Find your motif epitope or ligand. Wählen Sie im linken Menü den Eintrag HLA-B*08 und klicken Sie anschließend auf Do Query Finden Sie den Eintrag F L R G R A Y G L Welche sind die Ankeraminosäuren? Visualisieren Sie diese im nächsten Punkt. 15. Führen Sie nun in JMol folgende Befehle aus um die Ankeraminosäuren sichtbar zu machen. wireframe off cartoon off select *:A cartoon on color grey select *:C wireframe on color blue select 5:C or 9:C color red cpk on background white select *:D or *:E wireframe on color grey select *:B cartoon on

5 Sieht ihre Grafik so oder so ähnlich aus? Wenn nein fragen Sie um Hilfe bei Ihrem Lehrveranstaltungsleiter. 16. Speichern Sie nun Ihre Graphik Betätigen Sie auf Ihrer Tastatur die Taste Druck (ev. als Kombination mit CTRL oder ALT verfügbar). Sie haben die Graphik damit in der Zwischenablage und können sie mit einfügen in jede Applikation (Word, Powerpoint) integrieren. 17. Selbstständige Aufgabe: Dieselbe Forschungsgruppe die die Struktur 1mi5 publiziert hat, hat auch ein eigenes Paper nur über den TCR des Komplexes veröffentlicht (ID 1kgc). Darin sind unter anderem die CDR Regionen (complementary determining regions) beschrieben. Visualisieren Sie diese mittels JMol: Färben Sie den gesamten TCR grau, nur CDR1alpha (S25 bis I32) und CDR1beta (P25 bis L32) sowie CDR2alpha (G49 bis V55) und CDR2beta(F49 bis Q54) in jeweils verschiedenen Farben kennzeichnen. (alpha Kette des TCR hat den Kettenbezeichner D, beta Kette E) Einige Befehle mit Erklärungen (eckige Klammer und Pipe bedeuten optional und müssen nicht eingetippt werden)

6 reset cartoons [on off] wireframe [on off] ribbons [on off] cpk [on off] color [amino chain cpk structure ] cpk n% color [red green blue yellow ] Startzustand herstellen Alles auswählen Schematische Darstellung Drahtmodell Darstellung des Protein-Backbone als Ribbon Van der Waals Radius Darstellung Farbe nach bestimmten Properties Raumfüllende Darstellung mit n% des Van der Waals Radius Farbe für aktuell ausgewählten Bereich wählen Auswahl von einzelnen Substrukturen: Alles auswählen select *:A Kette A auswählen select 7-9:A Nur AA 7 bis AA 9 von Kette A wählen select backbone and *:C Nur Kette C ohne Nebenketten Select * and within (5.0, *:C) Kette C mit Nachbarn im Abstand von 5.0A Eine Dokumentation zu allen zu allen anderen Operationen und Befehlen von Jmol finden Sie unter Eine ausführliche Sammlung von Beispielen liegt auf Das Programm Jmol können Sie gratis von herunterladen. Im Rahmen der SSM3 Übungen soll auf Wunsch der Curriculumskoordinatoren eine Online-Befragung der Studierenden via WEB Formular durchgeführt werden: Um Ihre Teilnahme wird gebeten!

7 Proteinvisualisierungswerkzeuge (Auszug) Name und URL des Tools Akademische Lizenzkosten Bemerkung RasMol Jmol Molsoft ICM-Browser VMD VEGA ZZ PyMol DeepView (Swiss-PdbViewer) Chimera AutoDockTools BALLView SYBYL light: pro: $99 nicht Mutter aller Viewer open source in Java (LGPL), online verfügbar, wurde in Übung verwendet erlaubt Markierung von Strukturen und zeigt diese in Sequenz an tolle Renderfunktion, Visualisiert Molekular Dynamik enthält Dockingtool EscherNG Phytontool Rekonstruiert missing sidechains, viele Modifikationen über eigene Skriptsprache Sehr viele edit-möglichkeiten Grafische Oberfläche für Dockingsoftware AutoDock Erlaubt Markierung einzelner Atome aus Sequenz, Performanceprobleme bei großen Molekülen Mol2-Format wurde von Tripos definiert

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