Esercitazione sul Programma di grafica molecolare RASMOL. - Lanciare il programma ( o da terminale o dall'icona nelle applicazioni)

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1 Esercitazione sul Programma di grafica molecolare RASMOL. Premesse: ATTENZIONE n1: In tutto questo tutorial per eseguire i comandi digitare solo le scritte in neretto nella finestra del terminale rispettando la posizione degli spazi, tra parentesi trovate una descrizione del comando ATTENZIONE n2: Un comando potrebbe non mostrare nessun effetto immediato ma essere necessario per la preparazione al comando successivo. Il programma RASMOL è ottenibile gratuitamente in rete ( se volete provarlo a casa) ma lo trovate gia installato sui computer dell'aula Lanciare il programma ( o da terminale o dall'icona nelle applicazioni) - Individuare la finestra terminale e scrivere il comando load reptrp.pdb che aprirà il primo file di struttura proteica da visualizzare Comandi per il movimento dell'immagine - Per traslare mantenere cliccato il pulsante destro del mouse e spostare - Per ruotare mantenere cliccato il pulsante sinistro del mouse e spostare - Per ingrandire l'immagine mantenere premuto il tasto Shift della tastiera e il pulsante sinistro del mouse allontanandolo dallo schermo - Per rimpicciolire l'immagine mantenere premuto il tasto Shift della tastiera e il pulsante sinistro del mouse avvicinandolo allo schermo ---- Sullo schermo potete osservare una sovrapposizione, effettuata in precedenza, del dimero del TRPrepressor in forma apo (ovvero senza il Trp legato) e quello in forma olo ( con il Trp legato). Le strutture apo e olo sovrapposte sono legate ad un frammento di DNA e la forma olo contiene un triptofano. I comandi che seguono serviranno ad evidenziare le due strutture del TRP-repressor che se sovrapposte risultano poco intellegibili. ATTENZIONE: ogni volta che volete visualizzare i comandi disponibili scrivete il comando help comando nella finestra terminale di Rasmol. Per accedere ad un file di aiuto ( n inglese), ad esempio sul comando di selezione select scrivete help select ore eseguite questi comandi: 1- restrict *.ca,dna (seleziona solo i carboni alfa della struttura ed il DNA, l'immagine scompare momentaneamente, proseguite con i comandi) 2- trace 0.2 ( traccia un tubo di raggio 0.2 che passa attraverso tutti i carboni alfa) 3- color chain ( colora in modo diverso le catene selezionate) 4- select dna ( seleziona solo il DNA presente nella struttura) 5- wireframe (mostra un modello tubolare di raggio 0.01 degli aminoacidi selezionati) 6- set ambient 45 ( conferisce profondità all'immagine sullo schermo)

2 Osservate in blu e in verde le catene della proteina olo, in giallo e azzurro le catene della proteina apo, in rosso e arancione le catene del DNA. Per le catene della proteina potete vedere solo un tubo sottile che approssima la catena principale mentre per il DNA sono presenti tutti gli atomi. 7- select ile79a,ala80a,thr81a (seleziona solo i residui indicati della catena a) 8- wireframe 0.4 (mostra un modello tubolare di raggio 0.4 degli aminoacidi selezionati) 9- color atom greenblue ( colora gli atomi selezionati ) 10- select ile79b,ala80b,thr81b (seleziona solo i residui indicati della catena b) 11- wireframe 0.4 (mostra un modello tubolare di raggio 0.4 degli aminoacidi selezionati) 12- color atom redorange ( colora gli atomi selezionati ) - Osservate lo spostamento dei residui colorati in greenblue dovuto alla presenza del triptofano legato rispetto a quelli in redorange ed il relativo spostamento delle alfa eliche D e E prossimali al DNA -Ora evidenziate il triptofano legato con i seguenti comandi: 13- select trp1w (seleziona il triptofano legato alla proteina olo) 14- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato) 15- color atom purple (colora gli atomi selezionati ) -Ingrandire l'immagine inquadrando la regione contenente il triptofano legato nella tasca -Evidenziare i residui della tasca idrofobica che accoglie il triptofano 16- select gly85a,arg84a,arg54a,thr44a,leu43a,leu41a,asn40a,glu47a,ser88a (seleziona solo i residui indicati) 17- wireframe 0.6 (mostra un modello tubolare di raggio 0.6 degli aminoacidi selezionati) 18- color atom violet ( colora gli atomi selezionati ) - Osservate i residui che circondano la molecola di triptofano 19 zap ( cancella lo schermo) 20 exit ( chiude il programma) Seconda molecola a disposizione nei file dell'esercitazione: la superossido dismutasi a Cu,Zn bovina - Riaprire il programma RasMol nella finestra terminale digitate il comando load 1sod.pdb ( carica la proteina nel programma) 1- restrict *.ca (seleziona solo i carboni alfa della proteina, l'immagine scompare momentaneamente, proseguite con i comandi) 2- cartoons ( produce un'immagine con la struttura secondaria in evidenza) 3- color structure (colora le strutture secondarie individuate) 4- select *.cu ( seleziona solo gli ioni rame Cu+2) 5- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato)

3 6- color atom blue ( colora gli atomi selezionati ) 7- select *.zn ( seleziona solo gli ioni zinco Zn+2) 8- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato) 9- color atom red ( colora gli atomi selezionati ) 10- select his,asp81 (seleziona gli aminoacidi dei siti attivi) 11- wireframe 0.2 (mostra un modello tubolare di raggio 0.2 degli aminoacidi selezionati) 12- color atom red ( colora gli atomi selezionati ) 13- set ambient 40 ( conferisce profondità all'immagine sullo schermo) - Osservare la struttura del beta-barrel del monomero della superossido dismutasi, i grandi loops e le inversioni di catena che collegano i segmenti beta, la coordinazione del rame e dello zinco nel sito attivo e l'interfaccia de dimero 14 zap ( cancella la proteina dallo schermo) Ora visualizziamo il volume occupato dal dimero della SOD e la posizione del rame catalitico sulla superficie della molecola. 2- select protein & *o ( seleziona solo aminoacidi della prima subunità SOD) 3- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato) 4- color atom red ( colora gli atomi selezionati ) 5- select protein & *y ( seleziona solo aminoacidi della seconda subunità SOD) 6- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato) 7- color atom yellow ( colora gli atomi selezionati) 8- select *.cu (seleziona gli ioni rame Cu+2 dei siti attivi) 9- spacefill (produce un modello a sfere di raggio di Van del Waals determinato) 10- color atom blue ( colora gli atomi selezionati ) 11- set axes on (visualizza gli assi castesiani) 12 set boundbox on (visualizza un box contenente la proteina) Osservare il modello solido ( con atomi rappresentati come sfere di raggio di Van der Waals) della proteina e la sua grande compattezza. Girare la molecola per individuare le sfere blu che rappresentano gli ioni rame presenti nei siti attivi. Notate la posizione sul fondo di una cavità. 14 zap ( cancella la proteina dallo schermo) Misurare le distanze, gli angoli e i diedri con RasMol 2 - set picking distance ( seleziona la modalità di misurazione delle distanze) Inquadrare una parte della molecola ingrandita e cliccare il con mouse due atomi a scelta: ora

4 osservate la finestra terminale dove appariranno i nomi degli atomi selezionati e la distanza misurata fra essi 3 - set picking angle ( seleziona la modalità di misurazione degli angoli) Inquadrare una parte della molecola ingrandita e cliccare il con mouse tre atomi a scelta (ad esempio quegli atomi che formano il gruppo carbossilico su un acodo aspartico o glutammico): ora osservate la finestra terminale dove appariranno i nomi degli atomi selezionati e il valore dell'angolo tre di essi. 4 - set picking torsion ( seleziona la modalità di misurazione dei diedri) Inquadrare una parte della molecola ingrandita e cliccare il con mouse quattro atomi a scelta (ad esempio quegli atomi che identificano il diedro di un legame peptidico nella catena principale): ora osservate la finestra terminale dove appariranno i nomi degli atomi selezionati e il valore dell'angolo tre di essi. 5 - set picking monitor ( seleziona la modalità di misurazione delle distanze con visualizzazione diretta sullo schermo) Inquadrare una parte della molecola ingrandita e cliccare il con mouse due atomi a scelta ed osservate la finestra grafica dove apparirà la distanza misurata in prossimità di una linea tratteggiata che unisce i due atomi. Visualizzare la rete dei legami idrogeno che coinvolge la catena principale della proteina 2- restrict backbone (lascia sullo schermo solo la catena principale) 3- hbonds on ( attiva i legami idrogeno, che il programma calcola in base a criteri di distanza e angoli di legame) 4- color hbonds yellow (colora i legami idrogeno) Osservate, ruotando l'immagine sullo schermo, la rete di legami idrogeno che coinvolge gli atomi della catena principale. Le parti che possiedono una struttura secondaria (e/o terziaria) regolare presentano anche una regolarità evidente nella geometria dei legami idrogeno che le stabilizzano Scaricate una struttura a piacere e utilizzate RasMol per visualizzarla Accedete alla banca dati di strutture della macromolecole PDB ( ricercare una struttura inserendo una parola chiave nel campo di ricerca. I risultati corrispondenti verranno visualizzati prima come classificazioni in varie categorie (che vi permettono di raffinare la ricerca)

5 e poi (sotto) segue l'elenco delle hits. Sceglierne una ed effettuare il download del file PDB corrispondente in formato testo. ( dalla barra in alto a destra aprire il menu a tendina e scegliere PDB file (text). Ritrovare il file e caricarlo in RasMol. Usare i comandi esposti in precedenza per visualizzare la struttura scaricata.