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从 PDB 网站上直接下载的 PDB 格式文件包含了哪些信息

PDB(Protein Data Bank,蛋白质数据银行)文件格式广泛用于存储和传输生物分子(如蛋白质、核酸等)的三维结构信息。PDB 文件包含了许多与生物大分子结构相关的重要信息,下面将详细介绍从 PDB 网站上直接下载的 PDB 格式文件中包含的各类信息。

1. 文件头信息(Header)

PDB 文件的开头通常包含一些描述性信息,用于标识文件的来源、类型及其创建的背景。常见的头部信息包括:

  • ID 号:每个 PDB 文件都有一个唯一的四字符标识符(例如:1XYZ)。
  • 文献引用:与该结构相关的文献引用,可以帮助用户了解该结构的研究背景。
  • 日期:文件的创建日期。
  • 作者:参与结构解析的科学家名单。
  • 实验方法:结构是通过哪些技术获得的,如X射线晶体学、NMR(核磁共振)等。

示例: HEADER STRUCTURAL GENOMICS 01-MAY-21 1XYZ TITLE CRYSTAL STRUCTURE OF XYZOX PROTEIN AUTHOR J.S.MITCHELL, K.LIU, C.WILLIAMS

2. 原子坐标(Atom Coordinates)

PDB 文件的核心部分是每个原子在三维空间中的坐标信息。每个原子的详细信息通常包括:

  • 原子编号:每个原子在结构中的编号。
  • 原子名称:原子的名称(例如:C、N、O)。
  • 残基名称:原子所在的氨基酸或核酸残基的名称(例如:ALA、GUA)。
  • 链标识符:标识该原子所在的链(例如:A、B等)。
  • 位置坐标:原子的三维空间坐标(X、Y、Z)。
  • 占据度:表示该原子的占据程度,值为0到1之间,反映了原子在空间中的可能存在性。
  • 温度因子:用于描述原子位置的热振动程度,反映原子位置的不确定性。

示例: ATOM 1 N ALA A 1 11.104 12.405 10.582 1.00 20.00 N ATOM 2 CA ALA A 1 12.204 12.804 11.832 1.00 20.00 C

3. 链和残基的信息(Chains and Residues)

PDB 文件中会明确标示出蛋白质、RNA 或 DNA 中各个链的构成以及每个链中的氨基酸或核酸残基信息。每个残基的详细信息包括:

  • 链标识符:蛋白质或核酸的链编号。
  • 残基序号:氨基酸或核酸残基的编号。
  • 残基类型:每个残基的具体类型(例如:Ala、Glu、Cyt等)。

示例: SEQRES 1 A 6 ALA GLY LEU CYS GLY ILE SEQRES 2 A 6 PHE SER TYR LYS GLU CYS

4. 连接信息(Connectivity Information)

PDB 文件中包含的另一个重要部分是分子内部的连接信息。具体包括:

  • 主链连接:描述蛋白质或核酸分子中连续残基之间的共价键连接。
  • 分子之间的相互作用:例如两个蛋白质链之间的非共价交互作用,如氢键、离子键等。

示例: CONECT 1 2 3 4 CONECT 2 1 5 6

5. 空间对接信息(Solvent and Ions)

在大多数PDB文件中,除了蛋白质和核酸分子外,还会包含溶剂(水分子)和可能的离子信息。这些信息有助于研究分子在生理条件下的结构和功能。

  • 溶剂分子:PDB 文件通常会记录水分子的位置及其与其他分子的相对位置。
  • 离子:如钠、钾、钙等离子的位置,以及它们在结构中的作用。

示例: HETATM 1 O HOH A 1 15.340 13.052 12.765 1.00 20.00 O HETATM 2 NA NA+ A 1 13.045 12.030 14.002 1.00 10.00 Na

6. 结构域和功能注释(Structural Domains and Functional Annotations)

有时,PDB 文件会附加一些关于蛋白质结构域的注释,这些信息有助于研究者理解结构的功能模块。常见的注释包括:

  • 结构域定义:如酶的活性位点或受体的配体结合区。
  • 功能描述:有关分子在生物体中的角色或其生物学功能。

示例: HEADER STRUCTURAL GENOMICS: BINDING DOMAIN 30-SEP-22 2XYZ

7. 其他元数据(Other Metadata)

此外,PDB 文件还包含其他相关的元数据,诸如:

  • 分子量:文件中分子(如蛋白质)的总分子量。
  • 实验方法:结构解析方法的详细说明。
  • 解决方案质量:如R值(R-factor)和其他衡量结构精度的统计量。

示例: EXPDTA X-RAY DIFFRACTION REMARK 3 RESOLUTION. 2.50 ANGSTROMS.

总结

从 PDB 网站上直接下载的 PDB 格式文件包含了多种与生物分子结构相关的详细信息,包括原子坐标、分子连接、溶剂和离子信息等。通过这些信息,研究人员可以对分子结构进行深入分析,从而了解其功能、相互作用以及可能的生物学意义。

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