1、電子密度圖的解釋電子密度圖的解釋和結構修正和結構修正電子密度函數電子密度函數 (xyz) =（1/v） Fhkl exp-2i (hx+ky+lz) h k l Fhkl = | Fhkl | exp (i hkl ) Fourier 加和,采用用快速Fourier變換技術 通常在三維晶胞中按 dmin/3 的格點進行計算分析電子密度圖 二級、三級、四級結構 結構模型，原子坐標(不包括H原子)晶體結構的分辨率晶體結構的分辨率 2dmin Sin max = dmin = /2 理論極限 衍射分辨率 分辨率分辨率描述結構的精細精細程度 分辨率和分辨率和hkl指數大小相關指數大小相關 -螺旋 6

2、5 4 3 2 -折疊片 6 5 4 3 2 3 1.6 不同分辨率電子密度圖不同分辨率電子密度圖提供的結構信息提供的結構信息低分辨率 5 6 分子形狀、大小、非晶體學對稱性中分辨率 2.5 3.5 跟蹤肽鏈、二級結構、側鏈取向高分辨率 1.5 2.0 側鏈的精細結構、活性中心精細結構、輔基、 有序溶劑分子、其他小分子和離子結構修正結構修正 晶體結構修正的目的和任務 結構可靠性的判據 修正方法結構模型誤差的來源結構模型誤差的來源 生物大分子結晶不完善，導致： 衍射強度低，誤差大 衍射數據分辨率有限 相角推算過程引入的誤差 電子密度的解釋和模型構建過程引入的人為的誤差晶體學修正的目的晶體學修正的

3、目的調整結構參數調整結構參數改進結構模型與衍射數據之間的吻合程度結構模型與衍射數據之間的吻合程度 同時保持結構模型的立體化學合理性結構模型的立體化學合理性F(hkl)=K qj fj exp2 i (hxj+kyj+lzj) - B j (Sin / )2 jF(hkl)= |F(hkl)| exp i (hkl)結構參數 (H除外) ：坐標 xj yj z j 占有率 qj 熱參數 B j （各向同性） 結構可靠性判據結構可靠性判據 R 因子和 Rfree 立體化學參數與理想值的偏差 多肽鏈構象角的合理性（Ramachandran plot）R 因子因子R= |Fo|-|Fc| / |Fo|

4、 hkl hkl 觀測值 計算值 代表結構的精確程度正確的初始模型：R0.4 - 0.5修正后的模型：R 0.30 分辨率Rfree 交叉驗證交叉驗證 衍射數據分為2組： 從可觀測衍射數據中隨機選取的約從可觀測衍射數據中隨機選取的約5% T 其余衍射數據A 工作數據 （A）用于結構修正 檢驗數據 （T）用于交叉驗證, 不參與結構修正R= |Fo(h)|-k|Fc(h)| / |Fo(h)| (hklh) hARfree= |Fo(h)|-k|Fc(h)| / |Fo(h)| hTRfree比R 更可靠和客觀 (Rfree R,通常差值0.05)同時監測同時監測R和和RfreeRfree約保存在

5、分辨率約保存在分辨率+0.2立體化學參數立體化學參數 鍵長 與理想值的均方根偏差與理想值的均方根偏差 rmsd0.010 鍵角 rmsd1.8 手性中心（如C）原子的手性 氨基酸L構型 非成鍵原子間的接觸 距離 （如氫鍵、鹽橋） 在減小 R 因子的同時，應保持立體化學參數接近 理想值多肽鏈構象角多肽鏈構象角Ramachandran plot CNS流程generate蛋白質結構文件（mtf）工作數據 A和檢驗數據T初始坐標topology*.topParameter*.parslow cooling SA位置修正B refinement熱參數修正map手工模型重建手工模型重建后期加水第二輪第二

6、輪 修正后新坐標衍射數據make_cvCNS精修基本的基本步驟精修基本的基本步驟make_cv.inp 第一輪修正前衍射數據的準備generate_easy.inp 產生mtf文件 rigid.inp 剛體修正(分子置換法需要)anneal.inp 坐標修正bindividual.inp 溫度因子修正 新坐標Model_map.inp (u=2, v=1) 2fo-fc電子密度圖Model_map.inp (u=1,v=1) fo-fc電子密度圖Model_stats.inp 統計結果sa_omit_map.inp sa_omit 電子密度圖 (后期用于檢查可疑片段)water_pick.in

7、p 幫助尋找水分子如果存在非晶體學對稱性(NCS),精修過程應用NVS restraint,后期可放開protein.top, protein_rep.param, water.top, water_rep.param: CNS庫文件 復合物中的小分子的 topopoly 和parameter文件的查詢或建立可求助網站: http:/alpha2.bmc.uu.se/hicup應按分子圖形軟件的要求,對電子密度圖文件進行必要的格式轉換手工模型重建使用的手工模型重建使用的各種電子密度圖各種電子密度圖 常用的電子密度圖: (2Fo-Fc) map, (Fo-Fc) map, SA-omit map

8、(xyz)=(1/V) |Fhkl| exp (ihkl) -i2 (hx+ky+lz) hkl 模型2|Fo|-|Fc| map 應與模型一致(用于修正全過程,通常等高線1.0 ) |Fo|-|Fc| map 正值表示模型該處缺少原子 負值表示模型該處有多余原子 (通常用于精修的中后期,通常等高線3.0 )|Fo|-|Fc| SA-omit map 模型中略去可疑片段后進行模擬退火SA修正 顯示該片段的客觀的電子密度 (用于精修后期糾正可疑片段, 通常等高線3.0 )手工模型重建是必要的手工模型重建是必要的利用分子圖形軟件進行：如 COOT糾正主鏈走向的局部錯誤,糾正側鏈錯誤,加入溶劑分子,其他小分子和離子 重建前 重建并再修正后 Trp222側鏈 糖 Trp222 蛋白質晶體結構測定的方法步驟蛋白質晶體結構測定的方法步驟 單晶生長 單晶 初步晶體學研究 空間群，晶胞參數 分子數，分辨率 X-射線衍射數據采集 H K L I I |F| 解決相角問題 電子密度圖的解釋和初始結構模型的建立 (xyz) 初始模型 結構精修 精確結構 (原子 xj yj zj qj Bj) 分析結構特點分析結構特點功能、機理功能、機理 復合物、突變體復合物、突變體人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以