Transcript Document
基于参数空间筛选方法的高通量 晶体结构解析流水线的应用 报告人：丁玮 成像中心 提纲 • 原理概述 • 流水线的架构设计 • 使用教程 • 部分结果展示 原理概述 当前生物大分子晶体相位求解的常用方法 SAD 重原子搜索 • 同晶置换法 相位计算 相位优化 • 分子置换法 模型构建 MAD • 直接法 3 原理概述 结构解析中的不确定因素 Sets Set1 Set2 Set3 Set4 重原子搜索 SHELXD SHELXD Phenix. autosol Phenix. autosol 相位计算 SHELXE SHELXE Phenix. autosol Phenix. autosol 相位优化 DM Parrot No No 模型构建 ARP/ wARP Phenix. autobuild Phenix. autobuild Buccaneer Rfree(%) 58.71 59.32 32.50 32.34 Steps 二维参数空间及程序空间筛选进行S-SAD相位求解的非线性特征。图 中X轴为重原子搜索的高分辨率截取值，Y轴为S-SAD相位计算的高分 辨率截取值。Z轴是相位计算后利用ARP/wARP自动建模得到的Rfree值。 可以看出，只有少部分分辨率组合才能获得正确的相位。 表一：使用不同的程序和各程序的默认参数求解P202晶体的结果。（SSAD方法） 表一：可以看出使用程序的默认参数，由不同的程序组合进行结构求解将会得到不 同的结果。 Ru, H., Zhao, L., Ding, W., Jiao, L., Shaw, N., Liang, W., Zhang, L., Hung, L., Matsugaki, N., Wakatsuki, S. and Liu, Z. J*, (2012) The S-SAD phasing study of DR6 and its solution conformation revealed by SAXS. Acta Cryst D, in press. 流水线的架构设计 “Parameter Space Screening” method based phasing pipeline: 结构解析流水线的构建 At the synchrotron 算法基础： “参数空间及程序空间筛选”方法：结构 解析流水线的后台程序会根据用户输入的 空间群的数目，最高分辨率、分辨率间隔、 重原子数目以及用户选择的程序自动计算 出可能的参数组合，然后利用不同计算节 点的对所有可能组合进行计算。 运算模式： 在高性能集群上多任务的并行计算模式。 使用界面： 友好的交互式网页服务器界面。 使用方式： 利用因特网实现：任务的远程提交、结果 的在线查询和数据的远程下载。 At the synchrotron or home lab Liu, Z.J., Lin D., Tempel W., Praissman JL., Rosea JP. and Wang BC.,(2005) Parameter-space screening: a powerful tool for high-throughput crystal structure determination. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 61(Pt 5): p. 520-7. 流水线的架构设计 登陆服务 器，提交 数据 产生 作业 高分辨 率数据 结果输 出 重原子搜索 SHELXD、 SOLVE 相位 计算 SHELXE、 RESOLVE 相位优化 DM，Parrot 模型构造 ARP/wARP,、 Buccaneer、 Phenix 使用费用 • X2DF 对学术研究者是免费的，但计算机的机时是要收取费用的， 具体费用如下: • 中国科学院生物物理所的师生: 0.12￥/线程/小时 • 其他学术机构: 0.50￥/线程/小时 • 商业机构：1.00￥/线程/小时 • 最低缴费：1000元 • 户名：中国科学院生物物理研究所 • 开户银行：工行东升路支行 • 账号：0200006209088116933 • ！！！并请特别注明：入平台晶体结构计算费 • 款项汇出后请将用户名、密码和汇款金额发EMAIL通知凌伦奖老 师。在确认收到后，我们会通知你们并出具发票。 • 付费联系人：（凌伦奖）：[email protected] • 技术支持： （丁玮）：[email protected] http://zjliulab.ibp.ac.cn/ http://zjliulab.ibp.ac.cn/pipeline/html/ 帮助文档链接 登陆按钮 申请账户按钮，新用户可将用户名(长度必须少于8个英文字符)和密码发 送给管理员，以申请新用户。 输入用户名 输入密码 登陆 索要登陆密码 新任务 新建任 名称 务名 新任务 描述 新建任务按钮 退出按钮 剩余机时 总共购买 的机时 已使用的 机时 删除作业或刷新 页面 有几个作业正在运行 运行的任务名（路径 名） 删除任务 查看任务运行情 况 新建任务 退出 输入含反常散射的sca文件 输入同一颗晶体的高分辨 率sca文件，如果没有可以 再次输入第一组数据 输入该晶体的序列文件 一个非对称单元中的分子数目 一个分子中的残基数目 重原子类型 一个非对称单元中重原子数目的最小可能值 一个非对称单元中重原子数目的最大可能值 参数计算网页： http://zjliulab.ibp.ac.cn/data_ana/phpweb/ 晶体可能的空间群，可以多选 反常散射数据收集时使用的光源波长 原始数据的最高分辨率取值（精度为小数点 后3位） 分辨率筛选时可以接受的最高分辨率的最低 取值 原始数据的最低分辨率取值（精度为小数点 后3位） 分辨率筛选的递增区间 分子的溶剂含量 反常散射的虚部值 重原子搜索和相位计算的 程序 参数提交按钮 重置按钮 电子密度优 化的程序 模型构建的程序 任务数目 单个任务的平 均耗时(预测) 所有任务的总 耗时（预测） 检查输入信息 返回上一层菜单 提交任务，开始运算 任务提交成功 结果输出界面，从左至右依次是： （1）重原子搜索的分辨率 （2）相位计算的分辨率 （3）空间群 （4）需要搜索的重原子数目 （5）实际搜索到的重原子数目 （6）重原子搜索和相位计算的程序 （7）电子密度计算的程序 （8）模型构建的程序 （9）FOM值 （10）重构后的原子数目 （11）Rfree值 （12）耗时 （13）文件下载链接 部分结果展示 Protein A B C Wavelength(Å) 2.70 0.98 0.98 High resolution cut (Å) 3.20 3.10 2.80 Spacegroup P6122 C2221 P3221 173 257 643 1 1 2 S Se Se 20 1 29 Number of residues in a molecules Copies in asymmetry unit Heavy atom element name Maximum number of heavy atom A Protein Wavelength(Å) High resolution cut (Å) Spacegroup Number of residues in a molecules Copies in asymmetry unit Heavy atom element name Maximum number of heavy atom A 2.70 3.20 P6122 173 1 S 20 Rwork/Rfree=24.30/28.91 B Protein Wavelength(Å) High resolution cut (Å) Spacegroup Number of residues in a molecules Copies in asymmetry unit Heavy atom element name Maximum number of heavy atom B 0.98 3.10 C2221 257 1 Se 1 Rwork/Rfree=27.39/32.42 C Protein Wavelength(Å) High resolution cut (Å) Spacegroup Number of residues in a molecules Copies in asymmetry unit Heavy atom element name Maximum number of heavy atom C 0.98 2.80 P3221 643 2 Se 29 Rwork/Rfree=20.83/24.40 成像中心软件介绍 结构照明超高分 辨率荧光显微镜 荧光分子和荧光染料。比如微生物、脊椎动物细胞、 组织切片甚至整个胚胎等，在对微管和肌动蛋白的观 察中可以解析到单根微管纤维。 Soft Worx http://www.api.co m/softworx.asp Delta Vision http://www.api.co m/softworx.asp Streptococcus Cells (链球菌) 成像中心软件介绍 场发射低温透射 电镜 低温透射电镜技术可观察快速冷冻的液体样品和经冷 冻切片的含水样品，提供处于溶液环境中的大分子、 大分子复合物、囊泡、细胞器、胶束等颗粒的图像。 Appion ( EMAN, IMOD, XMIPP, Chimera…） Xplore3d, ImageJ … 兔出血症病毒高分辨率图像（6.5Å） 成像中心软件介绍 双束扫描电镜 Auto slice and view Amira http://www.vsg3d.com/ami ra/overview 可以进行二次电子形貌分析和背散射电子衬度成像分 析。 成像中心软件介绍 图像渲染软件 Amira http://www.vsg3d.com/ami ra/overview Mouse thorax. Mouse thorax. Imaris http://www.bitplane.com/i maris vesicle 参数计算服务器 http://zjliulab.ibp.ac.cn/ Crystal Cloud - HT Crystallography Tool Box Data analysis system http://159.226.118.93/data_ana/phpweb/ 2: Data analysis system OUTPUT INPUT Space Group Cell Parameters Jobname Number of Copies in ASU X-ray Wavelength Heavy Atom Type Guess Heavy Atom Sites <2min Number of residues in ASU Low Resolution High Resolution Sca File Heavy Atom Element Name Sequence File Heavy Atom Sites d"/sig(d") Solvent Content F Prime F Double Prime Example BACK 2: Data analysis system