無料のMolDrawタンパク質ビューアでタンパク質構造を調べる方法
要点：タンパク質ビューアを開き、4文字のPDB IDを入力してLoad PDB IDを押すか、Upload PDB fileを押します。Default Chain Styleを選んでから、Chainsの一覧で鎖ごとにスタイルを設定します。Amino Acid Sequence上をドラッグして右クリックすると、その区間のスタイルを変えたり非表示にしたりできます。表示はPNGやJPGとして、座標はPDB、XYZ、OBJ、X3Dとして保存できます。
ここでタンパク質ビューアを試す
下のライブビューアは、フル画面のページと同じツールです。開くとクランビン（1CRN）が読み込まれます。
なぜブラウザでタンパク質ビューアを使うのか？
タンパク質の機能は、その3D形状に依存します。PyMOLやChimeraXなどのデスクトッププログラムは強力ですが、インストールしてコマンドを覚える必要があります。ちょっと見る、授業で見せる、簡単な図を作る、といった用途なら、Webページで十分なことがよくあります。
このページは単体のWebツールです。MolDrawにはエディター内で使えるタンパク質ビューアプラグインもあります。プラグインは図の横に表示され、より多くの配色、分子表面、追加のエクスポート形式を備えています。単体のページはより軽量で、エディターなしで開けます。
タンパク質構造の基本
Protein Data Bank（PDB）は、実験的に決定されたタンパク質、核酸、それらの複合体の構造を集めた公開アーカイブです。ほとんどはX線結晶構造解析、NMR、クライオ電子顕微鏡によるものです。各エントリーには、クランビンの1CRNやヒトデオキシヘモグロビンの4HHBのような4文字のIDがあります。
エントリーには原子座標が記載されています。原子は残基（アミノ酸）に属し、残基は各鎖に沿って番号が付けられています。鎖には文字のID（A、B、Cなど）があります。たとえばヘモグロビンにはα鎖2本とβ鎖2本があります。リガンド、イオン、水は別のヘテロ原子として格納されています。実験で決定できなかった鎖の部分は、モデルからそのまま欠けています。
表示スタイルごとに、答えられる問いが異なります。カートゥーンは主鎖をたどってヘリックスやβストランドを示すので、全体のフォールドがわかります。スティックは原子間の結合を示し、側鎖や結合部位の接触を見るのに必要です。球は空間を埋めてパッキングを示します。表面は外形やポケットを示します。このページでは表面は描けませんが、エディター内のプラグインでは描けます。
入力とエクスポートの形式
| 読み込み | RCSBからPDB形式でダウンロードするPDB ID、またはパソコン上の.pdbファイル。 |
|---|---|
| PNGとJPG | 現在の表示の画像。JPGは背景が白になります。 |
| PDB | 読み込んだファイルをそのまま。 |
| XYZ | ヘテロ原子を含むすべての原子の元素と座標。 |
| OBJとX3D | 原子位置の簡単な点ベースのモデル。画面上のカートゥーンやスタイルは再現されません。 |
構造を調べる手順
- ビューアを開きます。最初にクランビン（1CRN）が読み込まれるので、すぐに操作を試せます。
- PDB IDにIDを入力し（例：4HHB）、Load PDB IDを押します。ステータス行に見つかった鎖が表示されます。自分のファイルを開くには、Upload PDB fileを押します。
- Default Chain StyleでCartoon、Stick、Sphere、Lineのいずれかを選びます。すべての鎖が一度に設定されます。
- 3Dビュー上でドラッグすると分子が回転し、スクロールすると拡大縮小します。
- Chainsでは、各鎖の残基数、スタイルメニュー、カラーピッカー、Hideボックスが表示されます。Focusを押すと、その鎖がオレンジのスティックでハイライトされます。
- Amino Acid Sequenceで、1本の鎖の残基の上をドラッグします。選択範囲を右クリックするとSelected Segment Styleが開くので、Style、Color、Hide segmentを設定してApplyを押します。
- ダウンロードボタンで結果を保存します。Clearでビューアを空にします。
ビューアでできること
- 鎖ごとのスタイル：各鎖に独自のスタイルと色を設定したり非表示にしたりして、サブユニットのパッキングを確認できます。
- 配列表示：各鎖の1文字表記で、3Dモデルと連動しています。
- 区間のスタイル：選択した残基の区間のスタイルや色を変えたり、非表示にしたりできます。適用した区間はそれぞれ独自のスタイルを保つので、複数の部位に印を付けられます。
- ダウンロード：PNG、JPG、PDB、XYZ、OBJ、X3D。
授業や研究室での活用法
- 四次構造を教える：4HHBを読み込み、鎖ごとに異なる色を付け、1〜2本の鎖を非表示にして、サブユニットがどう組み合わさっているかを見せます。
- 部位を強調する：タンパク質はカートゥーンのままにして、結合ループや変異部位を色付きのスティックで表示します。
- 手早く図を作る：表示を整えて、スライドやレポート用にPNGをダウンロードします。
- 次のステップ：結合しているリガンドをPDBからSMILESへでSMILESにしたり、タンパク質分子量計算ツールで鎖の質量を求めたり、PDB→PDBQTで受容体を準備したりできます。
ヒントと限界
- カートゥーンは鎖の主鎖のトレースだけを描き、リガンド、イオン、水は描きません。それらを見るには、鎖をStick、Sphere、Lineに切り替えてください。
- 大きな構造では、Lineが最も軽いスタイルです。
- 配列はモデル内の残基から作られます。決定されていない残基は表示されず、ヌクレオチドなどビューアが認識できない残基はXと表示されます。
- 選択は1本の鎖の中に限られます。配列の選択にはドラッグと右クリックを使うので、マウスがあると便利です。
- IDでの読み込みにはインターネット接続が必要です。
表面表示、より多くの配色、GLBエクスポートが必要ですか？MolDrawエディターのタンパク質ビューアプラグインを使ってください。
質問と回答
このページとMolDrawエディターのProteinプラグインはどう違いますか？
このページは、エディターなしで開ける軽量な単体ビューアです。Proteinプラグインはエディター内で図の横に表示され、より多くの配色、分子表面、GLBやSDFなどの追加のエクスポート形式を備えています。
構造はどこから取得されますか？
Load PDB IDを押すと、ページはRCSB Protein Data Bankからエントリーをダウンロードするので、インターネット接続が必要です。Upload PDB fileでは、ページがブラウザ内でファイルを読み込みます。
リガンドや水分子が見えないのはなぜですか？
カートゥーンは鎖の主鎖のトレースだけを描きます。Chainsの一覧で鎖をStick、Sphere、Lineに設定すると、リガンド、イオン、水が原子として表示されます。
mmCIFファイルを開けますか？
いいえ。このページはPDB形式のみを読み込みます。ほとんどのエントリーはRCSBから.pdbファイルとしてダウンロードできますが、非常に大きな構造の一部はmmCIFでしか提供されていません。それらはここでは読み込めません。