Пакет программ STRUC разработан в институте белка РАН [10]. Он предназначен для анализа инфракрасных спектров поглощения белков и определения их вторичной структуры. Алгоритм анализа спектров основан на оригинальном методе авторов программы [8-10] (смотри выше). Пакет STRUC состоит из следующих программ и вспомогательных файлов:

STRUC.BAT - командный файл, используемый для определения вторичной структуры белка. Он организует работу следующих трех программ:

AMACIR (файл amacir.exe) - программа, исключающая из ИК-спектра поглощения белка вклад от поглощения боковых групп аминокислотных остатков по методу [8];

SVDIR (файл svdir.exe) - программа, определяющая вторичную структуру белка методом "ортогональных спектров" [6];

CONTIR (файл contir.exe) - программа, определяющая вторичную структуру белка методом "регуляризации" [4].

VISUAL.BAT - командный файл, предназначенный для графического воспроизведения ИК-спектра поглощения белка. Он организует работу следующих двух программ:

PLOTFL (файл plotfl.exe) - программа, осуществляющая преобразование спектров поглощения к формату, используемому программой PLOTNIK;

PLOTNIK (файл plotnik.exe) - программа, осуществляющая графическое построение ИК-спектра поглощения белка.

SOURCE - файл, содержащий входные данные для программы AMACIR (в том числе сам ИК-спектр поглощения белка).

OUT.SVD и OUT.CON - файлы, являющиеся результатом работы программ SVDIR и CONTIR, содержащие данные по оценке вторичной структуры белка соответствующими методами.

Программы, входящие в пакет STRUC, не имеют системы экранного интерфейса, и работа с ними осуществляется из командной строки. Перед началом работы с пакетом необходимо создать текстовый файл SOURCE (рекомендуется скопировать уже имеющийся) и записать в него исходные данные по исследуемому белку и его ИК-спектру поглощения, необходимые для работы программ. Формат этого файла следующий:

Пример заполнения файла можно посмотреть в уже имеющемся файле SOURCE.

После подготовки файла SOURCE необходимо запустить вычисления. Для этого в командной строке следует ввести

STRUC SOURCE OUT.SVD OUT.CON и нажать кнопку [Enter]. (Названия файлов SOURCE, OUT.SVD и OUT.CON могут быть любыми, следует лишь соблюдать указанный порядок пр их записи.)

После окончания работы программ результаты вычислений моут быть просмотрены в файлах OUT.SVD и OUT.CON с помощью любого текстового редактора. Первая часть этих файлов содержит информацию о входных данных (взятую из файла SOURCE). Далее следует набор решений, соответствующий различным комбинациям ортогональных спектров (в файле OUT.SVD) или различным значениям параметра регуляризации (в файле OUT.CON). В конце файлов приводится аппроксимированный спектр и окончательно выбранное решение.

Можно просмотреть также промежуточные результаты вычислений программ. Файл PEPT, создаваемый программой AMACIR, содержит ИК-спектр поглощения пептидной цепи. Этот файл является входным для программ SVDIR и CONTIR. Файл AMACIR.RES, также создаваемый программой AMACIR, содержит данные об ионизации отдельных аминокислотных остатков при заданном значении pH, среднем значении массы одного аминокислотного звена данного белка, содержании в белке азота, а также три ИК-спектра поглощения: спектр белка (определенный экспериментально) и спектры боковых групп аминокислотных остатков и пептидной цепи (вычисленные программой AMACIR).

Для того, чтобы построить все три спектра на экране, необходимо запустить файл VISUAL.BAT.

В появляющемся после этого на экране главном меню программы PLOTNIK следует выбрать пункт Suit, позволяющий перейти в раздел задания параметров, необходимых для построения графиков. Ниже перечислены основные из них:

Для одновременного построения трех графиков необходимо задать три набора данных (A, B и C) и указать имена файлов, содержащих эти данные:

Файлы buf1.dat, buf2.dat и buf3.dat создаются программой PLOTFL на основе данных файла AMACIR.RES (эти файлы уничтожаются после завершения работы программы PLOTNIK). После задания параметров следует вернуться в главное меню программы PLOTNIK и выбрать в нем пункт View. При этом на экране будут построены требуемые графики.

Список литературы

1. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия. Том 2: Методы исследования структуры и функции биополимеров. М: Мир, 1984

2. Saxena V.P., Wetlaufer D.B. (1971) A new basis for interpreting the circular dichroic spectra of proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.68, 969-972

3. Сhang C.T., Wu C. -S.C., Yang J.T. (1978) Circular dichroic analysis of protein conformation: inclusion of the -turns. Anal. Biochem.91, 13-31

4. Provencher S.W., Glockner J. Estimation of globular protein secondary structure from circular dichroism. (1981) Biochemistry 20, 33-37

5. Hennessey J.P., Jr., Johnson W.C., Jr. (1981) Information content in the circular dichroism of proteins. Biochemistry 20, 1085-1094

6. Compton L.A., Johnson W.C., Jr. (1986) Analysis of protein circular dichroism spectra for secondary structure using a simple matrix multiplication. Anal. Biochem.155, 155-167

7. Manavalan P., Johnson W.C., Jr. (1987) Variable selection method improves the prediction of protein secondary structure from circular dichroism spectra. Anal. Biochem.167, 76-85

8. Venyaminov S.Yu., Kalnin N.N. (1990) Quantitative IR specrtophotometry of peptide compounds in water (H₂O) solutions.I. Spectral parameters of amino acid residue absorption bands. Biopolymers 30, 1243-1257

9. Venyaminov S.Yu., Kalnin N.N. (1990) Quantitative IR specrtophotometry of peptide compounds in water (H₂O) solutions. II. Amide absorption bands of polypeptides and fibrous proteins in -, -, and random coil conformations. Biopolymers 30, 1259-1271

10. Kalnin N.N., Baikalov I.A., Venyaminov S.Yu. (1990) Quantitative IR specrtophotometry of peptide compounds in water (H₂O) solutions. III. Estimation of the protein secondary structure. Biopolymers 30, 1273-1280