Herhangi bir PCX için EXIF meta verilerini görüntüleyin

PDB (Protein Veri Bankası) resim formatı, JPEG veya PNG gibi geleneksel bir "resim" formatı değil, proteinler, nükleik asitler ve karmaşık yapılar hakkında üç boyutlu yapısal bilgileri depolayan bir veri formatıdır. PDB formatı, bilim insanlarının biyolojik makromoleküllerin moleküler yapılarını görselleştirmelerine, paylaşmalarına ve analiz etmelerine olanak tanıdığı için biyoinformatik ve yapısal biyolojinin temel taşıdır. PDB arşivi, PDB verilerinin küresel topluluk tarafından özgürce ve herkese açık bir şekilde erişilebilir olmasını sağlayan Dünya Çapında Protein Veri Bankası (wwPDB) tarafından yönetilmektedir.

PDB formatı, moleküler yapıları temsil etmek için standartlaştırılmış bir yönteme olan artan ihtiyacı karşılamak üzere ilk olarak 1970'lerin başında geliştirilmiştir. O zamandan beri, çok çeşitli moleküler verileri barındıracak şekilde evrimleşmiştir. Format metin tabanlıdır ve insanlar tarafından okunabilir ve bilgisayarlar tarafından işlenebilir. Her biri, bu kayıtta bulunan bilgi türünü belirten altı karakterli bir satır tanımlayıcıyla başlayan bir dizi kayıttan oluşur. Kayıtlar, atomik koordinatlar, bağlantı ve deneysel veriler dahil olmak üzere yapının ayrıntılı bir tanımını sağlar.

Tipik bir PDB dosyası, protein veya nükleik asit yapısı hakkında meta veriler içeren bir başlık bölümüyle başlar. Bu bölüm, yapının kısa bir tanımını veren TITLE; kimyasal bileşenleri listeleyen COMPND; ve biyolojik molekülün kökenini tanımlayan SOURCE gibi kayıtları içerir. Başlık ayrıca yapıyı belirleyen kişilerin isimlerini listeleyen AUTHOR kaydını ve yapının ilk kez tanımlandığı literatüre bir atıf sağlayan JOURNAL kaydını da içerir.

Başlığın ardından PDB dosyası, SEQRES kayıtlarında makromolekülün birincil dizi bilgilerini içerir. Bu kayıtlar, zincirde göründükleri şekilde kalıntıların (proteinler için amino asitler, nükleik asitler için nükleotidler) dizisini listeler. Bu bilgi, bir molekülün dizisi ile üç boyutlu yapısı arasındaki ilişkiyi anlamak için çok önemlidir.

ATOM kayıtları, moleküldeki her bir atom için koordinatları içerdikleri için tartışmasız bir PDB dosyasının en önemli parçasıdır. Her ATOM kaydı, atom seri numarası, atom adı, kalıntı adı, zincir tanımlayıcısı, kalıntı dizi numarası ve angstrom cinsinden atomun x, y ve z Kartezyen koordinatlarını içerir. ATOM kayıtları, PyMOL, Chimera veya VMD gibi özel yazılımlar kullanılarak görselleştirilebilen molekülün üç boyutlu yapısının yeniden yapılandırılmasına olanak tanır.

ATOM kayıtlarına ek olarak, metal iyonları, su molekülleri veya proteine veya nükleik aside bağlı diğer küçük moleküller gibi standart olmayan kalıntıların veya ligandların bir parçası olan atomlar için HETATM kayıtları vardır. Bu kayıtlar ATOM kayıtlarına benzer şekilde biçimlendirilir ancak yapı içindeki makromoleküler olmayan bileşenlerin tanımlanmasını kolaylaştırmak için ayırt edilir.

Bağlantı bilgileri, atomlar arasındaki bağları listeleyen CONECT kayıtlarında sağlanır. Bu kayıtlar zorunlu değildir, çünkü çoğu moleküler görselleştirme ve analiz yazılımı atomlar arasındaki mesafelere dayanarak bağlantıyı çıkarabilir. Bununla birlikte, alışılmadık bağları tanımlamak veya bağlanma yalnızca atomik koordinatlardan belirgin olmayabilecek metal koordinasyon komplekslerine sahip yapılar için çok önemlidir.

PDB formatı ayrıca alfa sarmal ve beta tabakaları gibi ikincil yapı elemanlarını belirtmek için kayıtlar içerir. HELIX ve SHEET kayıtları bu yapıları tanımlar ve dizideki konumları hakkında bilgi sağlar. Bu bilgi, makromolekülün katlanma modellerini anlamada yardımcı olur ve karşılaştırmalı çalışmalar ve modelleme için çok önemlidir.

Yapıyı belirlemek için kullanılan deneysel veriler ve yöntemler de PDB dosyasında belgelenmiştir. EXPDTA gibi kayıtlar deneysel tekniği (örneğin, X-ışını kristalografisi, NMR spektroskopisi) tanımlarken, REMARK kayıtları veri toplama, çözünürlük ve iyileştirme istatistikleri hakkında ayrıntılar dahil olmak üzere yapı hakkında çok çeşitli yorumlar ve açıklamalar içerebilir.

END kaydı, PDB dosyasının sonunu belirtir. PDB formatının yaygın olarak kullanılmasına rağmen, yaşı ve sabit sütun genişliği formatı nedeniyle bazı sınırlamaları olduğunu belirtmek önemlidir; bu, çok sayıda atoma sahip veya daha fazla hassasiyet gerektiren modern yapılarla ilgili sorunlara yol açabilir. Bu sınırlamaları gidermek için mmCIF (makromoleküler Kristalografik Bilgi Dosyası) adlı güncellenmiş bir format geliştirilmiştir; bu format, makromoleküler yapıları temsil etmek için daha esnek ve genişletilebilir bir çerçeve sunar.

mmCIF formatının geliştirilmesine rağmen, PDB formatı basitliği ve onu destekleyen çok sayıda yazılım aracı nedeniyle popülerliğini korumaktadır. Araştırmacılar, ihtiyaçlarına ve kullandıkları araçlara bağlı olarak PDB ve mmCIF formatları arasında sıklıkla dönüşüm yaparlar. PDB formatının uzun ömürlülüğü, yapısal biyoloji alanındaki temel rolünün ve karmaşık yapısal bilgileri nispeten basit bir şekilde iletmedeki etkinliğinin bir kanıtıdır.

PDB dosyalarıyla çalışmak için bilim insanları çeşitli hesaplama araçları kullanırlar. Moleküler görselleştirme yazılımı, kullanıcıların PDB dosyalarını yüklemelerine ve yapıları üç boyutlu olarak görüntülemelerine, döndürmelerine, yakınlaştırıp uzaklaştırıp atomların uzamsal düzenini daha iyi anlamak için farklı işleme stilleri uygulamalarına olanak tanır. Bu araçlar genellikle mesafeleri, açıları ve dihedral açıları ölçme, moleküler dinamikleri simüle etme ve yapı içindeki veya potansiyel ligandlarla etkileşimleri analiz etme gibi ek işlevler sağlar.

PDB formatı, hesaplamalı biyoloji ve ilaç keşfinde de çok önemli bir rol oynar. PDB dosyalarından elde edilen yapısal bilgiler, ilgili bir proteinin bilinen yapısının, ilgilendiğimiz bir proteinin yapısını tahmin etmek için kullanıldığı homologi modellemesinde kullanılır. Yapıya dayalı ilaç tasarımında, hedef proteinlerin PDB dosyaları, daha sonra laboratuvarda sentezlenip test edilebilecek potansiyel ilaç bileşiklerini taramak ve optimize etmek için kullanılır.

PDB formatının etkisi, bireysel araştırma projelerinin ötesine geçer. Protein Veri Bankası'nın kendisi, şu anda 150.000'den fazla yapı içeren bir havuzdur ve yeni yapılar belirlenip depolandıkça büyümeye devam etmektedir. Bu veritabanı, öğrencilerin biyolojik makromoleküllerin yapılarını keşfetmelerine ve öğrenmelerine olanak tanıyarak eğitim için çok değerli bir kaynaktır. Ayrıca, son on yıllarda yapısal biyolojideki ilerlemenin tarihi bir kaydı olarak da hizmet eder.

Sonuç olarak, PDB resim formatı, biyolojik makromoleküllerin üç boyutlu yapılarını depolamak, paylaşmak ve analiz etmek için bir araç sağlayan yapısal biyoloji alanında kritik bir araçtır. Bazı sınırlamaları olsa da, yaygın olarak benimsenmesi ve kullanımı için zengin bir araç ekosisteminin geliştirilmesi, öngörülebilir gelecekte önemli bir format olmaya devam edeceğini garanti etmektedir. Yapısal biyoloji alanı gelişmeye devam ettikçe, PDB formatı muhtemelen mmCIF gibi daha gelişmiş formatlarla desteklenecektir, ancak mirası, modern yapısal biyolojinin üzerine inşa edildiği temel olarak kalacaktır.