Модель вируса на макроуровне

Как распечатать молекулярную модель вируса на 3D-принтере, руководство

Вирус Brew-Killer (имя изменено)

Вирус L-A инфицирует почти все лабораторные штаммы пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisia) и многие дикие штаммы. После заражения дрожжи передают вирус от матери к дочери. Несмотря на то, что он был обнаружен более 40 лет назад, до сих пор неизвестно, как вирус передается от одной зараженной дрожжевой клетки к другой.

Хотя неизвестно, что сам по себе вызывает явные фенотипы, другой вирус под названием M Satellite может суперзаразить дрожжи и похитить молекулярный механизм вируса L-A, включая его капсид. M Satellite кодирует систему киллер-токсинов, которая убивает соседние дрожжевые клетки. При варке пива дрожжи, инфицированные M Satellite, могут загрязнять дрожжевые культуры и убивать штаммы, ферментирующие вкус, вызывая плохой напиток (порчу).

1) Загрузите модель вашего вируса в атомарном разрешении из PDB.

В базе данных PDB (https://www.rcsb.org) хранятся кристаллические и электронно-микроскопические структуры белков, включая множество моделей «сборки вирусов». Используйте расширенный поиск, чтобы выбрать доступную вирусную частицу. Мы выберем вирус L-A (pdb: 1M1C). Нажмите «Загрузить» и выберите формат «Биологическая сборка 1 (CIF-gz)». Форматы .pdb или .cif являются стандартными форматами для хранения атомных белковых структур.

[Загрузить сборку 1M1C]

Модель 1M1C основана на экспериментальном определении структуры капсидного белка вируса L-A. Структура расшифрована методом рентгеновской кристаллографии с разрешением 3,4 Å. Для получения дополнительной информации см. Naitow et al., 2002.

2) Загрузите модель в PyMol.

PyMol (https://github.com/schrodinger/pymol-open-source) — инструмент визуализации белков. Установите PyMol и загрузите файл биологической сборки. Это даст вам электрическую схему основной углеродной ленты белка. Сначала скройте ленту, набрав «скрыть все».

Частица вируса L-A состоит из 120 копий одного белка, называемого капсидом. Они спонтанно образуют икосаэдр (20-сторонний), внутри которого упакован геном вируса с двухцепочечной РНК и защищен от атаки клеточных белков. Там, где 5 краев белка (пурпурного цвета) пересекаются в вершине, вирус L-A имеет пору, которая используется для выброса вирусной информационной РНК в инфицированные клетки для образования большего количества капидных белков вируса.

3) Рассчитайте молекулярную поверхность сборки.

Вы рассчитаете «Молекулярную поверхность» для вашей модели, это может занять несколько минут. Вставьте приведенные ниже команды в PyMol, чтобы получить базовую настройку, которая, как я обнаружил, дает эстетичные отпечатки. Наслаждайтесь жевательной резинкой, пока ждете (от 2 минут до нескольких часов, в зависимости от разрешения).

Дополнительные сведения об этих параметрах для рендеринга больших поверхностей см. в PyMol Wiki для огромных поверхностей.

# Вирусный капсид Smooth Render
скрыть все

# влияет на полигоны
установить поверхность_качество, 1

# параметры молекулярной карты
установить гауссовское_разрешение, 8
установите gaussian_b_adjust, 2
установить gaussian_b_floor, 40

# рассчитать молекулярную карту
выберите *
карта_новая карта, тип = гауссова, выбор = выбрать

# создаем поверхность по карте
изоповерхность, карта, 1.0, режим = 3

4) Экспортируйте молекулярную поверхность как wrl

Когда вы будете удовлетворены картой молекулярной поверхности и достигнете нужного уровня детализации, вы сможете экспортировать ее с помощью «Файл Сохранить изображение как» > VRML2 и сохранить поверхность.

5) Загрузите модель в Blender.

Чтобы подготовить модель к качественной печати, я использую Blender (https://www.blender.org/) для преобразования файла wrl в чистый файл stl. Импортируйте файл, сохраненный из PyMol, используя Файл > Импорт > X3D.

6) Очистите и поиграйте с моделью Virion

На этом этапе довольно интересно поиграть с Blender для каждой модели и выяснить, как сделать более эстетичный отпечаток. Будьте изобретательны, получайте удовольствие! Несколько важных шагов предварительной обработки:

а. Слияние по расстоянию, чтобы связать грани вместе, это делает ваш объект «единым» для многих фильтров в Blender. Перейдите в режим редактирования, затем выберите все (A) и нажмите «Сетка» > «Очистить» > «Объединить по расстоянию». Используйте 0 м в качестве настройки.

б. Уничтожить геометрию (необязательно). Я собираюсь печатать глянцевой нитью, чтобы придать