라마찬드란 조사구

3. 아미노산 잔기의 선호도

라마찬드란 도표에서 측쇄가 클수록 제약이 더 커지고 허용되는 영역이 더 작을 것으로 예상할 수 있지만, 실제로는 측쇄의 영향이 크지 않다.^[5] 주된 영향은 Cβ에 메틸렌기가 존재하는지 여부이다.^[5] 글리신은 측쇄로 수소 원자 하나만 가지고 있어 반데르발스 반지름이 작아 제약이 가장 적다. 반면 프롤린은 Cα와 주쇄 N을 연결하는 5원자 고리 형태의 측쇄를 가져 ψ와 φ 조합에 제한이 생긴다. 프롤린 앞 잔기("프롤린 이전 잔기") 또한 조합이 제한된다.^[24] 이 데이터는 ^[30]에서 가져왔다.

3. 1. 글리신 (Glycine)

3. 2. 프롤린 (Proline)

3. 3. 프롤린 이전 잔기 (Pre-Proline)

3. 4. 일반적인 잔기

4. 라마찬드란 플롯의 활용

라마찬드란 플롯은 두 가지 방식으로 사용될 수 있다. 하나는 단백질 내 아미노산 잔기의 ψ와 φ 각도가 이론적으로 어떤 입체 배좌 값을 가질 수 있는지 보여주는 것이다(오른쪽 상단 그림). 다른 하나는 구조 검증에 사용하거나 많은 구조의 데이터베이스에서 관찰된 단일 구조의 데이터 점의 경험적 분포를 보여주는 것이다(오른쪽 그림, 혹은 왼쪽 아래 3개의 그림).^[1]

4. 1. 단백질 구조 예측

4. 2. 단백질 구조 검증

4. 3. 신약 개발

5. 최근 업데이트

최초의 라마찬드란 플롯은 원자 수준의 해상도를 가진 최초의 단백질 구조(미오글로빈, 1960년)가 결정된 직후 계산되었지만, 그 결론은 짧은 펩타이드의 소분자 결정학에 기반한 것이었다.^[6] 수십 년이 지난 지금, X선 결정학을 통해 결정되고 단백질 데이터 뱅크(PDB)에 저장된 수만 개의 고해상도 단백질 구조가 존재한다. 많은 연구에서 이 데이터를 활용하여 더욱 상세하고 정확한 φ, ψ 플롯을 생성했다.^{[7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]}

라마찬드란 플롯은 펩타이드 결합의 구조적 거동을 설명하는 교과서 자료로 사용되어 왔지만, 펩타이드가 라마찬드란 플롯의 모든 영역에서 어떻게 작용하는지에 대한 철저한 탐구는 최근에야 발표되었다.^[16]

인도 과학대학원의 분자 생물 물리학 연구실은 2013년 1월 8일부터 11일까지 생체 분자 형태와 기능에 관한 국제 학술대회를 개최하여 라마찬드란 맵 50주년을 기념했다.^{[17] [18]}

6. 관련 도구

라마찬드란 조사구와 관련된 여러 도구들이 개발되어 있으며, 이 도구들은 단백질 구조 분석 및 검증에 널리 사용된다.

• 웹 기반 구조 분석 도구: PDB 파일을 업로드하여 라마찬드란 플롯을 생성하고, 이면각을 계산하며, PDB에서 서열을 추출하는 기능을 제공한다.^[13]
• 웹 기반 도구: PDB 항목의 라마찬드란 플롯을 표시한다.
• SAVES(구조 분석 및 검증): WHATCHECK, PROCHECK를 사용하고 자체 내부 라마찬드란 플롯을 생성한다.
• STING
• WHAT CHECK(WHAT IF 소프트웨어의 독립형 검증 루틴)
• Sirius
• https://spdbv.vital-it.ch/ Swiss PDB Viewer
• http://spin.niddk.nih.gov/NMRPipe/talos/ TALOS
• http://www.al-nasir.com/www/Jamie/Zeus/ Zeus 분자 시각화 프로그램: "도구" 메뉴에서 찾을 수 있으며, 지역 윤곽선이 있는 고품질 플롯을 제공한다.
• http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/software/PROCHECK/ Procheck
• http://dunbrack.fccc.edu/ndrd 이웃 의존적 및 이웃 독립적 라마찬드란 확률 분포^[13]
• 유사한 소프트웨어 목록은 PDB를 참조할 수 있다.
• 다당류 및 기타 다량체의 이면각에 대해서도 유사한 플롯을 생성할 수 있다(http://glycosciences.de/tools/carp/ CARP^[38] 등). 단백질 측쇄 간 이면각에 대한 유사한 플롯으로는 자닌 플롯이 있다.

6. 1. MolProbity

6. 2. PyMOL

6. 3. VMD (Visual Molecular Dynamics)

6. 4. UCSF Chimera

참조

_[1] 논문 Stereochemistry of polypeptide chain configurations
_[2] 서적 Anatomy and Taxonomy of Protein Structures
_[3] 논문 The Structure of Proteins: Two Hydrogen-Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain
_[4] 서적 Conformation of polypeptides and proteins
_[5] 논문 The interrelationships of side-chain and main-chain conformations in proteins
_[6] 논문 Structure of myoglobin: a three-dimensional Fourier synthesis at 2Å resolution
_[7] 논문 Stereochemical quality of protein structure coordinates
_[8] 논문 Phi/psi-chology: Ramachandran revisited
_[9] 논문 Objectively judging the quality of a protein structure from a Ramachandran plot
_[10] 논문 Conformations of amino acids in proteins http://scripts.iucr.[...]
_[11] 논문 Structure validation by Cα geometry: ϕ,ψ and Cβ deviation
_[12] 논문 Main-chain conformational tendencies of amino acids
_[13] 논문 Neighbor-dependent Ramachandran probability distributions of amino acids developed from a hierarchical Dirichlet process model
_[14] 논문 Automatic Classification and Analysis of αα-Turn Motifs in Proteins 1996-01
_[15] 논문 Control over overall shape and size in de novo designed proteins 2015-10-06
_[16] 논문 An exhaustive survey of regular peptide conformations using a new metric for backbone handedness (''h'') 2017-05-16
_[17] 웹사이트 50th Anniversary of Ramachandran Plots http://sandwalk.blog[...] Professor Laurence A. Moran 2013-01-17
_[18] 웹사이트 ICBFF-2013 https://web.archive.[...] MBU, IISc, Bangalore 2013-01-28
_[19] 논문 Carbohydrate Structure Suite (CSS): analysis of carbohydrate 3D structures derived from the PDB
_[20] 논문 Stereochemistry of polypeptide chain configurations
_[21] 논문 Anatomy and Taxonomy of Protein Structures
_[22] 논문 The Structure of Proteins: Two Hydrogen-Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain
_[23] 논문 Conformation of polypeptides and proteins
_[24] 논문 The interrelationships of side-chain and main-chain conformations in proteins
_[25] 논문 Structure of myoglobin: a three-dimensional Fourier synthesis at 2Å resolution
_[26] 논문 Stereochemical quality of protein structure coordinates
_[27] 논문 Phi/psi-chology: Ramachandran revisited
_[28] 논문 Objectively judging the quality of a protein structure from a Ramachandran plot http://bioinformatic[...]
_[29] 논문 Conformations of amino acids in proteins http://scripts.iucr.[...]
_[30] 논문 Structure validation by Cα geometry: ϕ,ψ and Cβ deviation
_[31] 논문 Main-chain conformational tendencies of amino acids
_[32] 논문 Neighbor-dependent Ramachandran probability distributions of amino acids developed from a hierarchical Dirichlet process model
_[33] 논문 Automatic Classification and Analysis of αα-Turn Motifs in Proteins 1996-01
_[34] 논문 Control over overall shape and size in de novo designed proteins 2015-10-06
_[35] 논문 An exhaustive survey of regular peptide conformations using a new metric for backbone handedness (''h'') https://peerj.com/ar[...] 2017-05-18
_[36] 웹사이트 50th Anniversary of Ramachandran Plots http://sandwalk.blog[...] Professor Laurence A. Moran 2013-01-17
_[37] 웹사이트 ICBFF-2013 http://icbff2013.com[...] MBU, IISc, Bangalore 2013-01-28
_[38] 저널 Carbohydrate Structure Suite (CSS): analysis of carbohydrate 3D structures derived from the PDB
_[39] 저널 Stereochemistry of polypeptide chain configurations
_[40] 저널 Anatomy and Taxonomy of Protein Structures
_[41] 저널 The Structure of Proteins: Two Hydrogen-Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain
_[42] 저널 Conformation of polypeptides and proteins