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imagen cinemática

Cintas de ribonucleasa A , de una imagen cinemática mostrada en Mage: las hebras β son verdes, las hélices doradas y las cadenas laterales His del sitio activo azules.

Un kinemage (abreviatura de imagen cinética ) es una ilustración científica gráfica interactiva. A menudo se utiliza para visualizar moléculas , especialmente proteínas, aunque también puede representar otro tipo de datos tridimensionales (como figuras geométricas, redes sociales, [1] o tetraedros de composición de bases de ARN). El sistema kinemage está diseñado para optimizar la facilidad de uso, el rendimiento interactivo y la percepción y comunicación de información 3D detallada. La información del cine se almacena en un archivo de texto, legible por humanos y máquinas, que describe la jerarquía de los objetos de visualización y sus propiedades, e incluye texto explicativo opcional. El formato kinemage es un tipo MIME químico definido de 'chemical/x-kinemage' con la extensión de archivo '.kin'.

Historia temprana

Kinemages fue desarrollado por primera vez por David Richardson en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke , para la revista Protein Science de la Protein Society que se estrenó en enero de 1992. [2] Durante sus primeros cinco años (1992-1996), cada número de Protein Science incluía un suplemento sobre disquete de gráficos interactivos por computadora en 3D de Kinemage para ilustrar muchos de los artículos, además del software Mage ( multiplataforma , gratuito y de código abierto ) para mostrarlos; [3] El material complementario de kinemage todavía está disponible en el sitio web de la revista. Mage y RasMol [4] fueron los primeros programas de gráficos macromoleculares ampliamente utilizados para admitir visualización interactiva en computadoras personales . Los cinemages se utilizan para la enseñanza, [5] [6] y para suplementos de libros de texto, [7] [8] exploración individual y análisis de estructuras macromoleculares.

Contactos de todos los átomos entre la ribonucleasa A y el inhibidor que imita el estado de transición de uridina vanadato (archivo PDB 1RUV), con enlaces de hidrógeno como almohadas de puntos de color verde pálido y contactos favorables de Van der Waals en azul y verde.

Usos de la investigación

Más recientemente, con la disponibilidad de una variedad mucho más amplia de otras herramientas de gráficos moleculares , el uso de imágenes cinematográficas en presentaciones ha sido superado por una amplia variedad de usos de investigación, concomitantes con nuevas funciones de visualización y con el desarrollo de software que produce resultados en formato de imágenes cinematográficas desde otros tipos de cálculos moleculares. El análisis de contacto de todos los átomos [9] agrega y optimiza átomos de hidrógeno explícitos, [10] y luego utiliza parches de superficie de puntos para mostrar el enlace de hidrógeno , Van der Waals y las interacciones de choque estérico entre átomos. Los resultados se pueden utilizar visualmente (en imágenes cinematográficas) y cuantitativamente para analizar las interacciones detalladas entre superficies moleculares, [11] [12] más ampliamente con el fin de validar y mejorar los modelos moleculares a partir de datos experimentales de cristalografía de rayos X. [13] [14] [15] [16] Tanto Mage como KiNG (ver más abajo) se han mejorado para la visualización de datos en imágenes cinematográficas en más de 3 dimensiones (moviéndose entre vistas en varias proyecciones tridimensionales, coloreando y seleccionando grupos candidatos de puntos de datos y cambio a una representación de coordenadas paralelas ), utilizado, por ejemplo, para definir grupos de conformaciones favorables de la columna vertebral de ARN en el espacio de 7 dimensiones de los ángulos diédricos de la columna vertebral entre una ribosa y la siguiente. [17]

Uso web en línea

KiNG es un visor de imágenes cinematográficas de código abierto, escrito en el lenguaje de programación Java por Ian Davis y Vincent Chen, [18] que puede funcionar de forma interactiva de forma independiente en una máquina de usuario sin conexión de red o como un servicio web en una página web . La naturaleza interactiva de las imágenes cinematográficas es su principal propósito y atributo. Para apreciar su naturaleza, la demostración de KiNG en el navegador tiene dos ejemplos que se pueden mover en 3D, además de instrucciones sobre cómo incrustar una imagen cinematográfica en una página web. [19] La siguiente figura muestra el uso de KiNG para remodelar una cadena lateral de lisina en una estructura cristalina de alta resolución. KiNG es uno de los visores proporcionados en cada página de estructura en el sitio del Protein Data Bank [20] y muestra los resultados de la validación en 3D en el sitio MolProbity. [21] [22] [23] Kinemages también se puede mostrar en sistemas de realidad virtual inmersivos , con el software de código abierto KinImmerse. [24] Todo el software de visualización de Kinemage y All-Atom Contact está disponible de forma gratuita y de código abierto en el sitio web de Kinemage.

KiNG: modelado de una conformación alternativa de cadena lateral en densidad electrónica, con puntos de contacto de todos los átomos para evaluación en tiempo real

Ver también

Referencias

  1. ^ Hombre libre, LC; jerarquía; et al. (1998). "Explorando la estructura social utilizando imágenes dinámicas en color tridimensionales" (PDF) . Redes sociales . 20 (2): 109-118. doi :10.1016/S0378-8733(97)00016-6.
  2. ^ Richardson, CC ; JS Richardson (enero de 1992). "El cineimagen: una herramienta de comunicación científica". Ciencia de las proteínas . 1 (1): 3–9. doi :10.1002/pro.5560010102. PMC 2142077 . PMID  1304880. 
  3. ^ Neurath, H. (1992). "Editorial. El Kinemage: una herramienta para la ilustración científica". Ciencia de las proteínas . 5 (11): 2147. doi : 10.1002/pro.5560051101. PMC 2143300 . 
  4. ^ Sayle, R. (1992). Actas de la décima conferencia de Eurographics Reino Unido de 1992 . Abingdon Press, York.
  5. ^ Richardson, CC; JS Richardson (1994). "Kinemages: gráficos macromoleculares simples para enseñanza y publicación interactivas". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 19 (3): 135-138. doi :10.1016/0968-0004(94)90207-0. PMID  8203021.
  6. ^ Richardson, CC; JS Richardson (2002). "Enseñanza de la alfabetización molecular en 3-D". Educación en Bioquímica y Biología Molecular . 30 : 21-26. doi : 10.1002/bmb.2002.494030010005 .
  7. ^ Voet, D.; JG Voet; CW Pratt (1999). Fundamentos de Bioquímica . John Wiley & Sons, Nueva York.
  8. ^ Branden, CI; J. Tooze (1999). Introducción a la estructura de las proteínas (2 ed.). Garland Publishing, Inc., Nueva York.
  9. ^ Palabra, JM; et al. (1999). "Visualización y cuantificación de la bondad de ajuste molecular: puntos de contacto de sonda pequeña con átomos de hidrógeno explícitos". Revista de biología molecular . 285 (4): 1711-1733. CiteSeerX 10.1.1.119.6173 . doi :10.1006/jmbi.1998.2400. PMID  9917407. 
  10. ^ Palabra, JM; et al. (1999). "Asparagina y glutamina: uso de contactos de átomos de hidrógeno en la elección de la orientación de la amida de cadena lateral". Revista de biología molecular . 285 (4): 1735-1747. CiteSeerX 10.1.1.323.6971 . doi :10.1006/jmbi.1998.2401. PID  9917408. 
  11. ^ Palabra, JM; et al. (2000). "Explorando las restricciones estéricas de las mutaciones de proteínas utilizando MAGE/PROBE". Ciencia de las proteínas . 9 (11): 2251–2259. doi :10.1110/ps.9.11.2251. PMC 2144501 . PMID  11152136. 
  12. ^ Richardson, JS ; Richardson, CC (2002). "Las proteínas de lámina β naturales utilizan un diseño negativo para evitar la agregación de borde a borde". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 99 (5): 2754–2759. Código bibliográfico : 2002PNAS...99.2754R. doi : 10.1073/pnas.052706099 . PMC 122420 . PMID  11880627. 
  13. ^ Richardson, CC; Richardson, JS (2001). "MAGE, PROBE y Kinemages". Tablas internacionales para cristalografía . F, capítulo 25.2.8: 727–730.
  14. ^ Richardson, Jane S.; et al. (2003). "Nuevas herramientas y datos para mejorar estructuras mediante contactos totalmente atómicos". Cristalografía macromolecular, parte D. Métodos en enzimología. vol. 374, págs. 385–412. doi :10.1016/S0076-6879(03)74018-X. ISBN 978-0-12-182777-9. PMID  14696383.
  15. ^ Higman, VA.; et al. (2004). "Conformaciones de las cadenas laterales de asparagina y glutamina en solución y cristal: una comparación de la lisozima de clara de huevo de gallina utilizando acoplamientos dipolares residuales". Revista de RMN biomolecular . 30 (3): 327–346. doi :10.1007/s10858-004-3218-y. PMID  15754058. S2CID  26047711.
  16. ^ Arendall III, WB; et al. (2005). "Una prueba para mejorar la precisión del modelo en cristalografía de alto rendimiento". Revista de genómica estructural y funcional . 6 (1): 1–11. doi :10.1007/s10969-005-3138-4. PMID  15965733. S2CID  2790812.
  17. ^ Richardson, JS; et al. (2008). "Columna vertebral de ARN: conformadores de todos los ángulos de consenso y nomenclatura de cadenas modulares (una contribución del Consorcio de Ontología de ARN)". ARN . 14 (3): 465–481. doi :10.1261/rna.657708. PMC 2248255 . PMID  18192612. 
  18. ^ Chen, VB; et al. (2009). "KING (Kinemage, Next Generation): un programa de visualización científica y molecular interactivo y versátil". Ciencia de las proteínas . 18 (11): 2403–2409. doi :10.1002/pro.250. PMC 2788294 . PMID  19768809. 
  19. ^ KiNG en el navegador
  20. ^ "Banco de datos de proteínas". Archivado desde el original el 28 de agosto de 2008 . Consultado el 7 de diciembre de 2016 .
  21. ^ MolProbidad
  22. ^ Davis, Illinois; et al. (2007). "MolProbity: contactos de todos los átomos y validación de estructuras para proteínas y ácidos nucleicos". Investigación de ácidos nucleicos . 35 (problema del servidor web): W375–W383. doi : 10.1093/nar/gkm216. PMC 1933162 . PMID  17452350. 
  23. ^ Chen, VB; et al. (2010). "MolProbity: validación de la estructura de todos los átomos para cristalografía macromolecular". Acta Cristalográfica . D 66 (Parte 1): 12–21. doi :10.1107/S0907444909042073. PMC 2803126 . PMID  20057044. 
  24. ^ Bloquear, JN; et al. (2009). "KinImmerse: VR macromolecular para conjuntos de RMN". Código fuente para biología y medicina . 4 : 3. doi : 10.1186/1751-0473-4-3 . PMC 2650690 . PMID  19222844. 

enlaces externos