Coot(소프트웨어)

Coot (software)
쿠트
개발자폴 에밀리
케빈 D.카우탄
초기 릴리즈2002
안정된 릴리스
2021년[1] 2월 2일 0.9.4.1, 17개월 전(221년 2월 2일)
운영 체제Windows, Linux, OS X, Unix
유형분자 모델링
면허증.GNU 일반 공중 라이선스
웹 사이트http://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/personal/pemsley/coot
http://www.biop.ox.ac.uk/coot/

Crystallographic Object-Oriented [2][3]Toolkit(Crystallographic Object-Oriented Toolkit) 프로그램은 3D 컴퓨터 그래픽을 사용하여 일반적으로 단백질 또는 핵산의 고분자 원자 모델을 표시하고 조작하는 데 사용됩니다.주로 X선 결정학 방법으로 얻은 3차원 전자 밀도 맵에 원자 모델을 구축하고 검증하는 데 초점을 맞췄지만, 전자 현미경의 데이터에도 적용되었다.

개요

Coot은 전자 밀도 맵과 원자 모델을 표시하며 이상화, 실제 공간 미세화, 수동 회전/번역, 강체 피팅, 리간드 검색, 용매화, 돌연변이, 로타머, 라마찬드란 이상화 등의 모델을 조작할 수 있습니다.이 소프트웨어는 초보자도 쉽게 배울 수 있도록 설계되었으며, 익숙한 사용자 인터페이스 요소(메뉴 및 툴바) 또는 직관적인 동작(마우스 컨트롤)을 통해 공통 작업을 위한 도구를 '검색 가능'하게 함으로써 실현됩니다.최근 개발로 키 바인딩, 확장 기능 및 광범위한 스크립트인터페이스에 의해 전문적인 사용자의 소프트웨어 사용성이 향상되었습니다.

Coot은 GNU GPL로 배포되는 자유 소프트웨어입니다.원래 요크 대학의 Coot 웹사이트에서[4] 입수할 수 있으며, 현재는 MRC 분자생물학 연구소에서 입수할 수 있습니다.사전 컴파일된 바이너리는 웹 페이지와 CCP4에서 Linux 및 Windows, Mac OS X에서 Fink 및 CCP4에서도 사용할 수 있습니다.Coot Wiki 및 활성 COOT 메일 목록을 통해 추가 [5][6]지원을 받을 수 있습니다.

주요 저자는 Paul Emsley(캠브리지의 MRC-LMB)입니다.다른 기여자들로는 Kevin Cowtan, Bernard Lohkamp, Stuart McNicholas (요크 대학교), William Scott (University of California at Santa Cruz), Eugene Krissinel (Darbury Laboratory) 등이 있습니다.

특징들

Coot을 사용하여 pdb, mmcif 및 Shelx 파일을 비롯한 여러 형식으로 고분자 구조의 3D 원자 좌표 모델을 포함하는 파일을 읽을 수 있습니다.그런 다음 모델을 3D로 회전시켜 모든 관점에서 볼 수 있습니다.원자 모형은 기본적으로 스틱 모형을 사용하여 표현되며 벡터는 화학적 결합을 나타냅니다.각 결합의 두 반쪽은 결합의 끝에 있는 원자의 원소에 따라 색칠되므로 대부분의 화학자들에게 친숙한 방식으로 화학 구조와 정체성을 시각화할 수 있다.

Coot은 X선 결정학, 전자파 재구성 등 구조 결정 실험 결과인 전자 밀도도 표시할 수 있다.밀도는 3D 메쉬를 사용하여 조절됩니다.마우스 휠을 사용하여 쉽게 조작할 수 있는 윤곽선 레벨 - 사용자가 여러 윤곽선 레벨의 시각적 혼란 없이 3D 전자 밀도 프로파일을 파악할 수 있는 간단한 방법을 제공합니다.전자밀도는 mtz, hkl, fcf 또는 mmcif 파일에서 읽히는 X선 회절 데이터에서 직접 전자밀도 맵을 계산하는 것이 일반적이지만 ccp4 또는 cns 맵 형식에서 프로그램으로 읽힌다.

Coot은 모델 구축 및 정제(즉, 전자 밀도에 더 잘 맞도록 모델을 조정) 및 검증(즉, 원자 모델이 실험적으로 도출된 전자 밀도와 일치하고 화학적 의미가 있는지 확인)을 위한 광범위한 기능을 제공합니다.이러한 도구 중 가장 중요한 것은 실제 공간 미세화 엔진으로, 그래픽 피드백을 통해 실시간으로 원자 모델 단면의 전자 밀도에 대한 적합성을 최적화합니다.사용자는 또한 이 과정에 개입하여 초기 모델이 대응하는 전자 밀도에서 너무 멀리 떨어져 있는 경우 원자를 올바른 위치로 끌어다 놓을 수 있습니다.

모델 구축 도구

Coot Real Space 개선
단자 잔여물 추가

일반 모델 구축용 도구:

  • C-alpha batton mode - 올바른 간격으로 알파-탄소 원자를 배치하여 단백질의 주쇄를 추적합니다.
  • Ca Zone -> Mainchain - 알파 탄소 원자의 초기 트레이스를 완전한 메인 체인 트레이스로 변환합니다.
  • 여기에 나선을 배치하고 알파나선 구조의 아미노산 시퀀스를 밀도에 맞춥니다.
  • 여기에 가닥을 놓고 베타 가닥의 아미노산 배열을 밀도로 맞춥니다.
  • 이상적인 DNA/RNA - 이상적인 DNA 또는 RNA 단편을 만듭니다.
  • 배위자를 찾아라 - 고분자에 결합할 수 있는 작은 분자에 모델을 찾아 맞추어라.

기존 원자 이동 도구:

  • 실제 공간 미세화 영역 - 입체 화학을 보존하면서 전자 밀도에 대한 모델의 적합성을 최적화합니다.
  • 구역 정규화 - 입체 화학을 최적화합니다.
  • 강체 핏 존 - 전자 밀도에 대한 강체의 핏을 최적화합니다.
  • 영역 회전/변환 - 강체를 수동으로 배치합니다.
  • 로타머 공구(자동 장착 로타머, 수동 로타머, 돌연변이 및 오토핏, 단순 돌연변이)
  • 비틀림 편집(치 각도 편집, 메인 체인 비틀림 편집, 일반 비틀림)
  • 기타 단백질 도구(플립펩타이드, 플립 사이드체인, cis <-> 트랜스)

모델에 원자를 추가하기 위한 도구:

  • 물 찾기 - 순서에 따른 용제 분자를 모델에 추가
  • 말단 잔류물 추가 - 단백질 또는 뉴클레오티드 사슬 확장
  • 대체 구성 추가
  • 포인터에 원자 배치

검증 도구

Coot Ramachandran 그림 검증 도구
Coot 밀도 적합성 검증 도구

고분자 결정학에서 관측된 데이터는 종종 약하고 관측 대 파라미터 비는 1에 가깝다.그 결과, 경우에 따라서는 전자 밀도에 잘못된 원자 모델을 구축할 수 있다.이를 방지하려면 신중한 검증이 필요합니다.Coot은 다음과 같은 다양한 검증 도구를 제공합니다.초기 모델을 구축한 후에는 공공 데이터베이스에 원자 좌표를 디포지트하기 전에 이 모든 것을 확인하고 문제가 있다고 강조된 모델의 부분을 재고하는 것이 일반적이다.

  • 라마찬드란 그림 - 단백질 사슬의 비틀림 각도를 검증합니다.
  • Kleyweg 그림 - NCS 관련 체인의 비틀림 사이의 차이를 조사합니다.
  • 잘못된 키랄 볼륨 - 잘못된 손으로 키랄 중심을 확인합니다.
  • 비모형 블럽 - 기존 원자가 설명하지 않는 전자 밀도를 확인합니다.
  • 차이 지도 피크 - 관측된 밀도와 계산된 밀도 간에 큰 차이가 있는지 확인합니다.
  • 물 확인/제거 - 물 분자가 밀도에 맞지 않는지 확인합니다.
  • 차분 맵 분산으로 물 확인
  • 지오메트리 해석 - 있을 수 없는 접합 길이, 각도 등을 확인합니다.
  • 펩타이드 오메가 분석 - 비평면 펩타이드 결합을 확인합니다.
  • 온도 요인 분산 분석 -
  • GLN 및 ASN B-요인 특이치 -
  • 로타머 분석 - 비정상적인 단백질 사이드 체인 구성을 확인합니다.
  • 밀도 적합 분석 - 밀도에 맞지 않는 모형 부품을 식별합니다.
  • 프로브 충돌 - 부적절한 환경(Molprobity 사용)의 수소 원자를 확인합니다.
  • NCS 차이 - NCS 관련 체인 간의 일반적인 차이를 확인합니다.
  • Pukka puckers - 비정상적인 DNA/RNA 구성을 확인합니다.

프로그램 아키텍처

쿠트 구조

Coot은 많은 도서관을 기반으로 한다.결정학 도구에는 전자 밀도를 조작하고 결정학 알고리즘을 제공하는 클리퍼[7] 라이브러리와 원자 모델 조작을 위한[8] MMDB가 포함됩니다.다른 의존관계로는 FFTW와 GNU 사이언티픽 라이브러리가 있습니다.

프로그램 기능의 대부분은 Python과 Guile 스크립팅 언어 모두에서 액세스를 제공하는 스크립트 인터페이스를 통해 사용할 수 있습니다.

CCP4mg과의 관계

Collaborative Computational Project Number 4의 CCP4mg 분자 그래픽스[9][10] 소프트웨어는 Coot이 코드를 공유하는 관련 프로젝트입니다.이 프로젝트는 CCP4mg이 프레젠테이션 그래픽과 영화를 다루는 반면 Coot은 모델 구축과 검증을 다루는 등 약간 다른 문제에 초점을 맞추고 있습니다.

결정 컴퓨팅 커뮤니티에 미치는 영향

이 소프트웨어는 'O',[11] 'XtalView',[12] 'Turbo Prodo'[13]와 같은 널리 사용되는 패키지를 제치고 상당한 인기를 얻었다.주요 [14]출판물은 2004년 이후 25,000개 이상의 독립 과학 논문에 인용되었다.

레퍼런스

  1. ^ "Release 0.9.4.1". 2 February 2021. Retrieved 4 March 2021.
  2. ^ P. Emsley; B. Lohkamp; W.G. Scott; Cowtan (2010). "Features and Development of Coot". Acta Crystallographica. D66 (4): 486–501. doi:10.1107/s0907444910007493. PMC 2852313. PMID 20383002.
  3. ^ P. Emsley; K. Cowtan (2004). "Coot: model-building tools for molecular graphics". Acta Crystallographica. D60 (12): 2126–2132. doi:10.1107/s0907444904019158. PMID 15572765.
  4. ^ "Coot". Mrc-lmb.cam.ac.uk. Retrieved 2017-02-27.
  5. ^ "Coot - CCP4 wiki". Strucbio.biologie.uni-konstanz.de. Retrieved 2017-02-27.
  6. ^ "Coot List At Www.Jiscmail.Ac.Uk". JISCMail. Retrieved 2017-02-27.
  7. ^ "Dr Kevin Cowtan - About staff, The University of York". Ysbl.york.ac.uk. 2014-10-23. Retrieved 2017-02-27.
  8. ^ "Archived copy". www.ebi.ac.uk. Archived from the original on 10 June 2002. Retrieved 17 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ L. Potterton, S. McNicholas, E. Krissinel, J. Gruber, K. Cowtan, P. Emsley, G. N. Murshudov, S. Cohen, A. Perrakis and M. Noble (2004). "Developments in the CCP4 molecular-graphics project". Acta Crystallogr. D60: 2288–2294.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  10. ^ "Archived copy". www.ysbl.york.ac.uk. Archived from the original on 10 June 2005. Retrieved 17 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  11. ^ "Home Page of Alwyn Jones". Xray.bmc.uu.se. Retrieved 2017-02-27.
  12. ^ "CCMS Software - XtalView". Sdsc.edu. 2006-08-09. Retrieved 2017-02-27.
  13. ^ "Turbo Frodo Description". Csb.yale.edu. 1999-03-26. Retrieved 2017-02-27.
  14. ^ "Coot model building tools for molecular graphics - Google Scholar". Scholar.google.co.uk. Retrieved 2017-02-27.

외부 링크