BioAFMviewer軟件用于模擬生物分子的原子力顯微鏡
如今,納米技術允許人們觀察工作中的單個蛋白質。例如,在原子力顯微鏡(AFM)下,可以快速掃描其表面并監視功能運動,這對于生命科學所有領域的應用都至關重要。然而,對實驗結果的分析和解釋仍然具有挑戰性,因為獲得的圖像或分子電影的分辨率遠非完美。另一方面,大多數蛋白質的高分辨率靜態結構是已知的,它們的構象動力學可以在分子模擬中計算。大量可用數據提供了一個很好的機會,可以更好地了解分辨率受限的掃描實驗的結果。
開發的軟件提供了針對該目標的計算包。BioAFMviewer在計算上模擬任何生物分子結構的AFM掃描,以生成類似于AFM實驗結果的圖形圖像。這樣就可以將所有可用的結構數據和計算分子影片與AFM結果進行比較。BioAFMviewer具有功能豐富的通用交互界面。集成的3-D查看器可視化分子結構,同時具有可調整尖端形狀和空間分辨率的同步計算掃描生成相應的模擬AFM圖形。獲得的結果可以方便地導出為圖像或電影。
為了證明模擬AFM掃描在支持實驗數據的分析和解釋方面的巨大潛力,作者為蛋白質的高速AFM觀察提供了幾種應用。例如,對于與基因剪刀相關的CRISPR相關蛋白9內切核酸酶(Cas9),模擬掃描可以消除在高速AFM圖像中看到的域排列的歧義,并闡明它們相對于結合的核苷酸鏈的方向。作者還演示了BioAFMviewer如何將例如從分子模型獲得的蛋白質分子電影轉換為相應的模擬AFM電影。因此,模擬AFM實驗 可以與高速AFM實驗中錄制的電影進行比較,以更好地了解分辨率受限的觀察到的構象動力學。
BioAFMviewer具有用戶友好的界面,不需要任何專業知識即可使用它。該軟件已被全球AFM小組使用,并且有望成為Bio-AFM實驗人員廣泛團體使用的標準平臺。除此之外,它還為計算生物學和生物信息學領域的研究人員提供了促進他們跨學科合作的接口。
BioAFMviewer軟件項目由Holger Flechsig發起,他是日本金澤大學納米生命科學研究所的助理教授,在那里進行了世界領先的AFM生物物質實驗。第一作者Romain Amyot開發了軟件包,并繼續致力于將來的應用程序。除此之外,他還作為法國Aix-Marseille大學的博士后研究員,對蛋白質進行了高速AFM實驗。