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BioAFMviewer软件用于模拟生物分子的原子力显微镜

如今,纳米技术允许人们观察工作中的单个蛋白质。例如,在原子力显微镜(AFM)下,可以快速扫描其表面并监视功能运动,这对于生命科学所有领域的应用都至关重要。然而,对实验结果的分析和解释仍然具有挑战性,因为获得的图像或分子电影的分辨率远非完美。另一方面,大多数蛋白质的高分辨率静态结构是已知的,它们的构象动力学可以在分子模拟中计算。大量可用数据提供了一个很好的机会,可以更好地了解分辨率受限的扫描实验的结果。

开发的软件提供了针对该目标的计算包。BioAFMviewer在计算上模拟任何生物分子结构的AFM扫描,以生成类似于AFM实验结果的图形图像。这样就可以将所有可用的结构数据和计算分子影片与AFM结果进行比较。BioAFMviewer具有功能丰富的通用交互界面。集成的3-D查看器可视化分子结构,同时具有可调整尖端形状和空间分辨率的同步计算扫描生成相应的模拟AFM图形。获得的结果可以方便地导出为图像或电影。

为了证明模拟AFM扫描在支持实验数据的分析和解释方面的巨大潜力,作者为蛋白质的高速AFM观察提供了几种应用。例如,对于与基因剪刀相关的CRISPR相关蛋白9内切核酸酶(Cas9),模拟扫描可以消除在高速AFM图像中看到的域排列的歧义,并阐明它们相对于结合的核苷酸链的方向。作者还演示了BioAFMviewer如何将例如从分子模型获得的蛋白质分子电影转换为相应的模拟AFM电影。因此,模拟AFM实验 可以与高速AFM实验中录制的电影进行比较,以更好地了解分辨率受限的观察到的构象动力学。

BioAFMviewer具有用户友好的界面,不需要任何专业知识即可使用它。该软件已被全球AFM小组使用,并且有望成为Bio-AFM实验人员广泛团体使用的标准平台。除此之外,它还为计算生物学和生物信息学领域的研究人员提供了促进他们跨学科合作的接口。

BioAFMviewer软件项目由Holger Flechsig发起,他是日本金泽大学纳米生命科学研究所的助理教授,在那里进行了世界领先的AFM生物物质实验。第一作者Romain Amyot开发了软件包,并继续致力于将来的应用程序。除此之外,他还作为法国Aix-Marseille大学的博士后研究员,对蛋白质进行了高速AFM实验。

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