Rimescolare e inserire Frammenti
Inserimento frammenti
Un Frammento è un modello per un pezzo della dorsale proteica e può essere di qualsiasi dimensione. Un frammento di dimensione 3 sarà una forma per 3 residui, uno di 9 per 9 residui. Quando si inserisce un frammento, si copia la forma di quel frammento in un pezzo della dorsale: pensatelo come ad un copia/incolla di un pezzo sulla dorsale. Qui sotto si possono vedere 3 diversi frammenti (in turchese) che sono stati copiati dallo strumento Remix sulla dorsale.
La collezione di frammenti che si copiano/incollano viene chiamata libreria di frammenti: vorremmo che la nostra libreria di frammenti fosse riempita con i migliori frammenti possibili - frammenti di cui noi siamo fiduciosi sono buone forme che daranno alle nostre pieghe le maggiori probabilità di successo.
Quindi, da dove viene la nostra libreria? Spesso il miglior approccio al ripiegamento proteico (o a qualsiasi altra cosa, in realtà) è prendere qualcosa che funziona e riutilizzarlo. Abbiamo migliaia di proteine dalla natura, di cui conosciamo la forma e siamo certi che queste forme funzionano perché ne abbiamo le prove fisiche. Osservando queste forme note, possiamo cercare frammenti comuni in molte di queste proteine naturali: prendiamo questi frammenti e ci costruiamo la nostra libreria. Poi, quando qualcuno ha bisogno di una forma per una sezione di dorsale, guardiamo nella nostra libreria e troviamo frammenti che possiamo copiare/incollare nella nostra proteina. Lo strumenti che fa questa ricerca e il copia/incolla si chiama “raccoglitore di frammenti” (fragment picker).
Il "raccoglitore di frammenti" di Foldit
Lo strumento Ricostruire (Rebuild) è stato il primo ed originale raccoglitore di frammenti, prendendoli da una libreria di frammenti di dimensione 3: quando si utilizza lo strumento su un pezzo della dorsale, lui sceglie un sotto-pezzo della dimensione 3 all’interno della selezione, controlla un frammento e lo copia/incolla nella proteina.
Ci sono, però, due problemi con questo strumento. Il primo è che, avendo solo frammenti di dimensione 3, se si vogliono frammenti più grandi bisogna combinare tra di loro vari frammenti piccoli, cosa che, scientificamente, è meno valida. Il secondo (e più grande) problema è che lo strumento Ricostruire non è molto preciso su quali forme scegliere: è sufficiente chiedere frammenti di dimensione 3 e lo strumento li fornisce*. Poi lo strumento è costretto a fare molto lavoro dietro le scene per cercare di rendere inseribili i frammenti nella sezione stabilita.
Qui si possono vedere i frammenti reali che Rebuild sta cercando di inserire (nessun “dietro le quinte” sta lavorando per renderlo adatto) mettendo un punto di taglio ad un'estremità della selezione e disattivando le forze del punto di taglio. Si guardi al risultato qui sotto:
Come si può vedere, questi frammenti non si adattano molto bene. La banda blu rappresenta il divario tra dov’è l’endpoint e dove dovrebbe essere in realtà. L'unico modo per renderli "in forma" richiede di distruggere il frammento originale nel processo. Lo strumento Remix cerca di risolvere entrambi questi problemi. In primo luogo la biblioteca di frammenti ha frammenti di dimensioni da 3 a 9. Secondo, e più importante, quando si chiede un frammento con Remix, lui cerca un frammento che si inserisca in maniera naturale tra le estremità della selezione.
Ecco alcuni risultati di Remix senza nessuna modifica dopo l’inserimento:
Tutti questi frammenti sono adatti: la fascia gialla mostra che il punto di taglio è già abbastanza vicino da poter essere chiuso. In realtà, abbiamo ancora "corretto" i frammenti di Remix, ma ora hanno solo bisogno di un piccolo aggiustamento, quindi il frammento è lasciato praticamente intatto.
Questo significa che il tool è molto migliore nel lasciare i giocatori con frammenti scientificamente validi.
*Il Rebuild prende la sequenza della dorsale e della struttura secondaria quando si effettua una ricerca, ma non sono disponibili informazioni sulla conformazione.
Usare il nuovo Remix - Mescolare attraverso l’interfaccia grafica
Per usare il Remix su un pezzo di dorsale, selezionare il pezzo e cliccare il bottone Remix (o, nell’interfaccia originale, click con il pulsante destro e poi cliccare sul bottone Remix – apparirà il popup dell’interfaccia Remix).
Si osservi l’interfaccia qui sopra. Innanzitutto ci sono le frecce destra e sinistra: queste permettono di passare attraverso i vari frammenti che Remix ha trovato per questa selezione. E’ possibile vedere quale frammento si sta osservando nella casella di testo sotto i pulsanti. Il primo frammento è sempre quello con cui si parte prima di usare lo strumento Remix e non cambierà nulla della struttura.
Il pulsante di stop serve per accettare il frammento attualmente visualizzato. È inoltre possibile utilizzare il pulsante di arresto nell'angolo superiore sinistro dello schermo e avrà lo stesso effetto.
Accanto al testo che mostra quale frammento si è selezionato, è possibile vedere un punteggio: questo punteggio permette di farsi una idea del punteggio dei frammenti senza dover chiudere lo strumento e scuotere la selezione. Occorre ricordare che questa è solo una stima approssimativa, ed è utile per un confronto relativo dei risultati: il punteggio finale, probabilmente, sarà diverso da quello visualizzato qui.
Infine abbiamo il pulsante “Più”: questo darà l’accesso alla funzionalità di salvataggio. Quando premuto, comparirà questo messaggio.
Dopo aver salvato, si può premere il bottone per tornare al frammento: premendo il pulsante “Più” per un ulteriore frammento, darà la possibilità di un salvataggio veloce nello slot, sovrascrivendo quello esistente. E’ possibile anche premere il pulsante “Stop”(che ha sostituito il “Più”) per cancellare il salvataggio veloce.
Quando si hanno tutti i frammenti desiderati, premere “Stop” e questi frammenti saranno disponibili nello slot per il salvataggio veloce. Cliccare Ctrl-1 e Ctrl-8 per avere accesso.
Rimescolamento via Script
Lo strumento può essere usato anche via scripts. Ecco un breve tutorial di come usarlo:
Per avviare la funzione, usare il comando
structure.RemixSelected(start_quicksave, num_results)
Quando si esegue questa funzione, verrà rimescolata la vostra selezione e posizionata fino al num_results dei diversi risultati nello slot di salvataggio veloce, cominciando uno slot start_quicksave: questo restituirà il numero di risultati che erano stati inseriti (dei volontari ci hanno fatto notare che li avrebbero voluti visibili).
Un esempio:
print(structure.RemixSelected(5, 3))
Se ci sono 3 o più risultati, stamperà “3” e collocherà il risultato negli slot di salvataggio veloce 5,6 e 7. Se ci sono due risultati disponibili, stamperà “2” e il risultato sarà solo negli slot 5 e 6.
Consigli generali
La raccolta di frammenti è utilizzata nel miglior modo per individuare i loop della proteina. Le forme del loop variano molto di più rispetto ad altre strutture secondarie, e quindi trovare un buon loop è più difficile e l'utilizzo di frammenti effettivi da proteine reali diventa più importante.
In generale è meglio usare frammenti più grandi, dal momento che questo offre un pezzo di buona dorsale migliore in una maniera che molti più piccoli rimescolamenti non riescono. Non si faccia troppo affidamento nel punteggio stimato mostrato nell'interfaccia utente Remix: le differenze di meno di 100 punti non sono molto significative.
Nel caso in cui lo strumento non trovi nulla, provare a selezionare un residuo in più o uno in meno in entrambi i lati della selezione: spesso questa mossa sarà sufficiente per dare una migliore gamma di risultati. E’ abbastanza facile farlo nella Interfaccia Selezione, ma richiede che siano riassegnati alcune strutture secondarie nell’Interfaccia Originale.
Alla fine, dopo aver inserito un frammento, ogni cambiamento alla sezione allontanerà dal frammento: è meglio trovare un frammento che richiede modifiche minime al progetto finale.