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PDB (파일 형식)

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목차

1. 개요

PDB 파일 형식은 단백질이나 핵산의 원자 좌표를 교환하기 위해 1972년에 개발된 사람이 읽을 수 있는 파일 형식이다. 이 파일 형식은 고정된 열 너비 형식을 사용하며, 원자 위치, 서열 정보, 구조, 연구자 정보 등을 포함한다. PDB 형식은 단백질 외에도 인공 중합체 등 다른 분자 구조를 설명하는 데 사용되지만, 몇 가지 문제점이 있어 개선 노력이 진행되었다. 이 형식을 지원하는 다양한 분자 시각화 소프트웨어가 존재하며, NCBI, 유럽생물정보학연구소, RCSB 등에서 관련 프로젝트가 진행되었다.

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PDB (파일 형식) - [IT 관련 정보]에 관한 문서
개요
종류화학 파일 포맷
대상분자 3차원 구조, 단백질 3차원 구조
상세 정보
파일 확장자.pdb, .ent, .brk
MIME 형식chemical/x-pdb
개발자단백질 데이터 뱅크
확장 형식mmCIF

2. 역사

PDB는 시간이 지나면서 많은 변화와 교정을 거쳤다. PDB 파일 형식의 시초는 컴퓨터 천공 카드의 폭에 의해 기록되었다.[2][3] PDB 파일 형식의 마지막 업데이트는 2012년 11월 버전 3.30이었다.[6]

2. 1. 초기 형태

PDB 파일 형식은 1972년에 개발되었으며,[2][3] 연구자들이 데이터베이스 시스템을 통해 주어진 단백질의 원자 좌표를 교환할 수 있도록 하는, 사람이 읽을 수 있는 파일 형식이다. 고정된 열 너비 형식은 80 또는 140[4] 열로 제한되며, 이는 이전에 좌표 교환에 사용되었던 천공 카드의 폭을 기반으로 한다.[5]

2. 2. 업데이트

PDB는 시간이 지나면서 많은 변화와 수정을 거쳤다. PDB 파일 형식의 시초는 컴퓨터 천공 카드의 폭에 의해 기록되었다.[2][3] 1972년에 개발된 PDB 파일 형식은 연구자들이 데이터베이스 시스템을 통해 주어진 단백질의 원자 좌표를 교환할 수 있도록 하는 사람이 읽을 수 있는 파일 형식이다. 고정된 열 너비 형식은 80 또는 140[4] 열로 제한되며, 이는 이전에 좌표 교환에 사용되었던 컴퓨터 펀치 카드의 너비를 기반으로 한다.[5] 수년에 걸쳐 파일 형식은 많은 변화와 수정을 거쳤다. PDB 파일 형식의 마지막 업데이트는 2012년 11월 버전 3.30이었다.[6]

3. 파일 구조 및 내용

PDB 파일은 원자들의 위치 정보, 서열 정보, 그리고 구조를 결정하고 주석을 단 연구자들에 대한 정보를 포함한다. 파일에는 파일의 정보를 이해하는 데 필요한 추가 정보가 포함될 수 있다.[7]

PDB 형식은 단백질이나 핵산의 구조뿐만 아니라 인공중합체와 같은 다른 분자의 구조를 설명하는 데에도 사용된다.[7]

PDB 파일은 일반적으로 단백질을 설명하는 데 사용되며, 수백에서 수천 줄의 코드로 구성된다. 주요 레코드로는 HEADER, TITLE, AUTHOR, REMARK, SEQRES, ATOM, HETATM 등이 있으며, 각 레코드는 특정한 정보를 담고 있다. 이러한 레코드들에 대한 자세한 설명은 "주요 레코드" 하위 섹션에서 확인할 수 있다.

3. 1. 주요 레코드

PDB 파일은 전형적인 단백질을 설명하는 수백에서 수천 줄로 구성되어 있다. 다음은 합성 http://www.rcsb.org/pdb/files/1mbs.pdb 콜라겐 유사 펩타이드의 구조를 설명하는 파일에서 가져온 예시이다.

  • HEADER, TITLE 및 AUTHOR 레코드: 구조를 정의한 연구자에 대한 정보를 제공한다. 다른 유형의 정보를 제공하기 위해 수많은 다른 유형의 레코드를 사용할 수 있다.
  • REMARK 레코드: 자유 형식 주석을 포함할 수 있지만 표준화된 정보도 수용한다. 예를 들어, `REMARK 350 BIOMT` 레코드는 실험적으로 관찰된 멀티머의 좌표를 단일 반복 단위의 명시적으로 지정된 좌표에서 계산하는 방법을 설명한다.
  • SEQRES 레코드: 이 예에서는 매우 짧지만 일반적으로 여러 줄에 걸쳐 있는 세 개의 펩타이드 사슬(A, B 및 C로 명명됨)의 서열을 제공한다.
  • ATOM 레코드: 단백질의 일부인 원자의 좌표를 설명한다. 예를 들어, 위의 첫 번째 ATOM 줄은 펩타이드 사슬 A의 첫 번째 잔기의 알파-N 원자를 설명하며, 이는 프롤린 잔기이다. 처음 세 개의 부동 소수점 숫자는 x, y 및 z 좌표이며, 단위는 옹스트롬이다.[7] 다음 세 열은 점유율, 온도 인자 및 원소 이름이다.
  • HETATM 레코드: 단백질 분자의 일부가 아닌 헤테로원자의 좌표를 설명한다.

3. 2. 기타 정보

이 파일은 원자들의 위치 정보, 서열 정보, 그리고 구조를 정하고 주석을 단 연구자들에 대한 정보를 포함한다. 파일 상의 정보를 이해하는 데 필요한 추가적인 정보가 수록될 수 있다.[7]

PDB 형식은 단백질이나 핵산의 구조에만 사용되지 않고, 인공중합체 등 다른 분자의 구조를 설명하는 데에도 적용된다.[7]

전형적인 단백질을 설명하는 PDB 파일은 수백에서 수천 줄로 구성된다. 다음은 합성 http://www.rcsb.org/pdb/files/1mbs.pdb 콜라겐 유사 펩타이드의 구조를 설명하는 파일의 일부이다.[7]

  • HEADER, TITLE, AUTHOR 레코드: 구조를 정의한 연구자에 대한 정보를 제공한다. 다른 유형의 정보를 제공하기 위해 여러 유형의 레코드를 사용할 수 있다.[7]
  • REMARK 레코드: 자유 형식 주석을 포함할 수 있지만 표준화된 정보도 포함한다. 예를 들어, `REMARK 350 BIOMT` 레코드는 실험적으로 관찰된 멀티머의 좌표를 단일 반복 단위의 명시적으로 지정된 좌표에서 계산하는 방법을 설명한다.[7]
  • SEQRES 레코드: 세 개의 펩타이드 사슬(A, B, C)의 서열을 제공한다. 일반적으로 여러 줄에 걸쳐 있다.[7]
  • ATOM 레코드: 단백질의 일부인 원자의 좌표를 설명한다. 예를 들어, 펩타이드 사슬 A의 첫 번째 잔기인 프롤린 잔기의 알파-N 원자를 설명하는 경우, 처음 세 개의 부동 소수점 숫자는 x, y, z 좌표이며, 단위는 옹스트롬이다. 다음 세 열은 점유율, 온도 인자, 원소 이름이다.[7]
  • HETATM 레코드: 단백질 분자의 일부가 아닌 헤테로원자의 좌표를 설명한다.[7]

4. 활용

PDB 서식은 단백질이나 핵산의 구조뿐만 아니라 인공중합체와 같은 다른 분자의 구조를 설명하는 데에도 적용된다.

4. 1. 문제점 및 개선

PDB는 시간이 지나면서 많은 변화와 교정을 거쳐 왔다. PDB 파일 형식의 시초는 컴퓨터 천공 카드의 폭에 의해 기록되었다. 이 외에도 PDB 서식은 단백질이나 핵산의 구조에 한해서만 사용되지 않고, 기타 다른 분자, 가령 인공중합체 등의 구조를 설명하는 데에도 적용되고 있다. 이 PDB 형식은 많은 문제의 원인이 되었고, 그 결과 몇 개의 '대청소' 프로젝트가 생겨났다.

4. 2. 분자 시각화 소프트웨어


  • 아테나
  • [http://bioblender.org/ Bioblender]
  • [https://www.ccp4.ac.uk/MG/ CCP4MG]
  • [http://www.cuemol.org/en/ CueMol]
  • QuteMol
  • Gabedit
  • [https://www.scienomics.com/maps-platform/ MAPS (Materials and Processes Simulations) 플랫폼]
  • [https://www.ovito.org/ OVITO (Open Visualization Tool)]
  • WHAT IF
  • Yasara
  • [http://www.al-nasir.com/www/Jamie/Zeus/ Zeus 분자 시각화]
  • [http://epmv.scripps.edu ePMV]
  • [http://www.baaden.ibpc.fr/umol/ UnityMol]
  • [http://www.blender.org 블렌더] (확장 기능 설치 필요)
  • [http://www.sidefx.com 후디니]
  • [https://threejs.org/docs/index.html?q=pd#examples/en/loaders/PDBLoader three.js]

4. 2. 1. 대표적인 소프트웨어


  • SAMSON
  • BALLView
  • Chimera
  • Cn3D
  • Coot
  • Jmol
  • Molden
  • Molekel
  • PyMOL
  • RasMol
  • UGENE
  • VisIt
  • VMD
  • Discovery Studio
  • ParaView

5. 외부 프로젝트

PDB 파일 형식과 관련된 주요 외부 프로젝트는 다음과 같다.


  • 미국 국립생물정보센터의 [https://web.archive.org/web/20060703022313/http://ncbi.nih.gov/Structure/MMDB/mmdb.shtml 분자 모델링 데이터베이스]
  • 유럽생물정보학연구소의 [http://www.ebi.ac.uk/msd/ 거대분자 구조 데이터베이스]
  • 단백질 자료 은행의 [https://web.archive.org/web/20051223100219/http://www.rcsb.org/pdb/uniformity/index.html 자료 균일화 프로젝트]

5. 1. 주요 프로젝트


  • 미국 국립생물정보센터의 [https://web.archive.org/web/20060703022313/http://ncbi.nih.gov/Structure/MMDB/mmdb.shtml 분자 모델링 데이터베이스]
  • 유럽생물정보학연구소의 [http://www.ebi.ac.uk/msd/ 거대분자 구조 데이터베이스]
  • 단백질 자료 은행의 [https://web.archive.org/web/20051223100219/http://www.rcsb.org/pdb/uniformity/index.html 자료 균일화 프로젝트]

참조

[1] 논문 The Protein Data Bank archive as an open data resource https://doi.org/10.1[...] 2014-10-01
[2] 웹사이트 wwPDB: File Format https://www.wwpdb.or[...]
[3] 웹사이트 PROTEIN DATABASE FILE RECORD FORMATS https://cdn.rcsb.org[...] 2024-06-09
[4] 웹사이트 PROTEIN DATABASE FILE RECORD FORMATS https://cdn.rcsb.org[...] 2024-06-09
[5] 논문 The Protein Data Bank: a historical perspective. https://www.ncbi.nlm[...]
[6] 웹사이트 wwPDB: File Formats and the PDB https://www.wwpdb.or[...] 2024-01-15
[7] 웹사이트 wwPDB Format version 3.3: Coordinate Section http://www.wwpdb.org[...] 2012-03-23


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