Protein Data Bank

Protein Data Bank (PDB),büyük biyolojik moleküllerin, özellikle proteinler ve nükleik asitlerin üç boyutlu yapısal verilerini içeren bir veritabanı olarak çalışır. Genellikle X-ışını kristalografisi, NMR spektroskopisi gibi tekniklerle elde edilen deneysel verileri, atomların yeri ve konumunu içeren PDB dosya formatında barındırır. Kriyo-elektron mikroskopisi yöntemi de veri elde etmek için kullanılan yöntemlerden biri olarak öne çıkar. PDBe, PDBj, RCSB ve BMRB gibi üye kuruluşların internet siteleri aracılığıyla herkese açık ve erişilebilirdir. PDB'nin yönetimi Dünya Protein Data Bank (wwPDB) tarafından denetlenmektedir.

PDB yapısal genomik gibi yapısal biyoloji alanlarında kilit bir rol oynamaktadır. Önemli bilimsel dergilerin çoğu ve bazı finansman kuruluşları, bilim insanlarını yapısal verilerini PDB'ye göndermeye zorunlu kılmaktadır. Temel işlevinin ötesinde, PDB, diğer veritabanları tarafından içinde kataloglanan protein yapılarının geniş bir bilimsel yapı içinde önemli bir pozisyona sahiptir. Örneğin, SCOP ve CATH protein yapılarını sınıflandırırken, PDBsum ise PDB kayıtlarının görsel bir özetini sunar ve Gene Ontology gibi çeşitli kaynaklardan gelen bilgileri bir araya getirir.

RCSB Protein Data Bank, yapısal biyoloji alanında bir köşe taşı kaynak olarak durur ve dünya çapındaki araştırmacıların biyolojik makromolekül yapılarının sürekli olarak büyüyen depolamasına erişmelerini, analiz etmelerini ve katkıda bulunmalarını sağlar. Zengin bir geçmişe, geniş veri girişi sayılarına ve standartlaştırılmış bir PDB dosya biçimine sahip olan RCSB PDB, yaşamın moleküler temelini anlama ve geniş bir disiplin yelpazesinde bilimsel keşifleri kolaylaştırmada hayati bir rol oynamaya devam eder.

 Protein Data Bank'ın (PDB) ortaya çıkışı 
X-ışını difraksiyonu ile belirlenen protein yapısı verilerinin tutulması için bir yere ihtayaç doğmaya başladı. Bunun yanı sıra daha sonra deneysel olarak ortaya çıkarılan yapıların  3B olarak görselleştirmek için kullanılabilir hale gelen 1968'de geliştirilen moleküler grafik ekranı olan Brookhaven RAster Display (BRAD) ortaya çıktı. Bu iki gelişme protein yapılarının saklanabileceği ve tekrar kullanılabileceği bir “arşiv” ihtiyacı doğurdu.

1969'da, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndaki Walter Hamilton'ın çabasıyla Edgar Meyer (Texas A&M Üniversitesi), bu atom koordinat dosyalarını ortak bir formatta saklamak ve bunları geometrik ve grafiksel değerlendirme için erişilebilir hale getirmek için bir program yazdı. 1971'de, Meyer'in programlarından biri olan SEARCH, araştırmacılara veritabanından bilgiye uzaktan erişim sağladı. SEARCH, ağ oluşturmayı mümkün kılarak PDB'nin işlevsel başlangıcını oluşturdu.

Protein Data Bank, Ekim 1971'de Nature New Biology dergisinde ilan edildi ve İngiltere'deki Cambridge Kristalografi Veri Merkezi ile ABD'deki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı arasında bir ortak girişim olarak duyuruldu.

Hamilton'ın 1973'teki ölümünün ardından, Tom Koeztle, PDB'nin yönetimini sonraki 20 yıl boyunca devraldı. Ocak 1994'te, İsrail'in Weizmann Bilim Enstitüsü'nden Joel Sussman, PDB'nin başına getirildi. Ekim 1998'de, PDB Araştırma İşbirliği yapısı (RCSB) tarafından devralındı; transfer Haziran 1999'da tamamlandı. 2003'te wwPDB'nin kurulmasıyla birlikte, PDB uluslararası bir kuruluş haline geldi. Kurucu üyeler PDBe (Avrupa),RCSB (ABD) ve PDBj (Japonya)'dir. BMRB 2006 yılında katıldı. wwPDB'nin dört üyesi, PDB verileri için depolama, veri işleme ve dağıtım merkezi olarak hareket edebilir. Veri işlemesi, wwPDB personelinin her gönderilen girdiyi gözden geçirdiği ve açıklama eklediği anlamına gelir. Veriler daha sonra otomatik olarak inandırıcılık açısından kontrol edilir (bu doğrulama yazılımının kaynak kodu kamuya ücretsiz olarak sunulmuştur).

 Kronoloji 

 1970'lerin başları: X-ışını difraksiyonu ile belirlenen protein yapısı verilerinin küçük bir koleksiyonu oluşmaya başladı; aynı dönemde 3B moleküler grafik ekranı Brookhaven RAster Display (BRAD) geliştirildi.
 1969: Texas A&M Üniversitesi'nden Edgar Meyer, atom koordinat dosyalarını ortak bir formatta saklamak için yazılım geliştirmeye başladı.
 1971: Meyer'in SEARCH programı, araştırmacılara veritabanından bilgiye erişim sağladı ve ağ oluşturmaya imkan tanıdı, böylece PDB'nin işlevsel başlangıcı gerçekleşti.
 1971: Protein Data Bank (PDB), İngiltere'deki Cambridge Kristalografi Veri Merkezi ile ABD'deki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı arasında ortak bir girişim olarak duyuruldu.
 1973: Hamilton'ın ölümünün ardından Tom Koeztle, PDB'nin yönetimini devraldı.
 1994: İsrail'in Weizmann Bilim Enstitüsü'nden Joel Sussman, PDB'nin başına getirildi.
 1998: PDB Araştırma İşbirliği yapısı (RCSB) tarafından devralındı. Helen M. Berman direktör oldu.
 1999: RCSB'ye tamamen transfer tamamlandı.
 2003: wwPDB'nin kurulmasıyla PDB uluslararası bir kuruluş haline geldi.
 2023: Protein Data Bank Çin (PDBÇ), Dünya Protein Data Bank (wwPDB) Ortaklığının Birleşik Üyesi oldu.

 PDB dosya biçimi 
Protein Data Bank (PDB) dosya biçimi, Protein Data Bank'ta bulunan moleküllerin üç boyutlu yapılarını açıklayan metin tabanlı bir dosya biçimidir ve daha sonra mmCIF biçimi tarafından takip edilmiştir. Bu nedenle PDB biçimi, protein ve nükleik asit yapılarının açıklaması ve açıklaması için kullanılır; bunlar arasında atom koordinatları, ikincil yapı atamaları ve atom bağlantıları bulunur. Ayrıca deneysel meta veriler de depolanır. PDB biçimi, biyolojik makromoleküllerle ilgili verileri tutan Protein Data Bank'ın eski dosya biçimidir ve daha yeni mmCIF dosya biçiminde veri saklar.Burley, S.K., Berman, H.M., Kleywegt, G.J., Markley, J.L., Nakamura, H., Velankar, S. (2017). Protein Data Bank (PDB): The Single Global Macromolecular Structure Archive.                    In: Wlodawer, A., Dauter, Z., Jaskolski, M. (eds) Protein Crystallography. Methods in Molecular Biology, vol 1607. Humana Press, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7000-1_26

Her PDB dosyası, RCSB PDB'deki tek bir girişe karşılık gelir ve genellikle atomların üç boyutlu koordinatları, bağ uzunlukları ve açıları hakkında bilgiler, simetri operatörleri ve yapıdaki ligandlar ile çözücü molekülleri hakkındaki bilgiler gibi verileri içerir. PDB biçimi, yıllar içinde artan yapısal verilerin karmaşıklığı ve çeşitliliğine uyum sağlamak için birkaç kez revize edilmiş ve genişletilmiştir.

PDB dosya formatı belirli değişkenleri belli bir formatta saklar. Bazı değişkenlerin her dosyada bulunması gerekirken bazılarının ise olma zorunluluğu yoktur. Her dosyanın içerdiği satırların açıklamaları aşağıdaki tabloda yer almaktadır:

KAYIT TÜRÜMEVCUTLUKKOŞULLARİSTEĞE BAĞLIHEADERZorunluGiriş başlığı.OBSLTEİsteğe BağlıYenisiyle değiştirilmiş girişlerde kullanılır.TITLEZorunluGiriş başlığı.SPLITİsteğe BağlıBüyük makromoleküler kompleksler birden fazla PDB girişine bölündüğünde kullanılır.CAVEATİsteğe BağlıHatalar gibi açık durumlar olduğunda kullanılır.COMPNDZorunluBileşik adı ve diğer bileşik bilgileri.SOURCEZorunluKaynağın adı ve diğer bilgileri.KEYWDSZorunluAnahtar kelimeler.EXPDTAZorunluDeney yöntemi ve diğer ilgili bilgiler.NUMMDLİsteğe BağlıNMR ansambl girişleri için gerekli.MDLTYPİsteğe BağlıNMR minimize edilmiş ortalama yapıları veya tüm polimer zinciri C alfa veya P atomları içeriyorsa gerekli.AUTHORZorunluYazar bilgileri.REVDATZorunluRevizyon tarihleri ve açıklamaları.SPRSDEİsteğe BağlıYenisiyle değiştirilmiş bir giriş olduğunda gerekli.JRNLİsteğe BağlıDeneyi tanımlayan bir yayın olduğunda gerekli.REMARK 0İsteğe BağlıYeniden düzeltilmiş bir yapı için gerekli.REMARK 1İsteğe BağlıGenel açıklama için kullanılır.REMARK 2ZorunluGiriş hakkında ayrıntılı bilgi.REMARK 3ZorunluGiriş hakkında ek ayrıntılı bilgi.REMARK Nİsteğe BağlıBelirli koşullar altında kullanılır.DBREFİsteğe BağlıTüm polimer zincirleri için kullanılır.DBREF1/DBREF2İsteğe BağlıBelirli dizi veritabanı erişimi ve/veya sıra numaralandırma uygun değilse kullanılır.SEQADVİsteğe BağlıDizi çakışması varsa kullanılır.SEQRESZorunluATOM kayıtları varsa kullanılır.MODRESİsteğe BağlıKoordinatlarda değiştirilmiş grup varsa kullanılır.HETİsteğe BağlıSu dışında standart olmayan grup varsa kullanılır.HETNAMİsteğe BağlıSu dışında standart olmayan grup varsa kullanılır.HETSYNİsteğe BağlıStandart olmayan grupların senonimleri.FORMULİsteğe BağlıSu dışında standart olmayan grup veya su varsa kullanılır.HELIXİsteğe BağlıAlfa sarmal yapısı.SHEETİsteğe BağlıBeta yapısı.SSBONDİsteğe BağlıBir disülfit bağı varsa kullanılır.LINKİsteğe BağlıPolimer zincirlerinde standart olmayan bileşikler varsa kullanılır.CISPEPİsteğe BağlıSis izomeri bilgisi.SITEİsteğe BağlıBağlama alanları.CRYST1ZorunluKristal parametreleri.ORIGX1 ORIGX2 ORIGX3ZorunluKoordinat dönüş matrisleri.SCALE1 SCALE2 SCALE3ZorunluKoordinat dönüş matrisleri.MTRIX1 MTRIX2 MTRIX3İsteğe BağlıAsimetrik ünitenin oluşturulması gerekiyorsa kullanılır.MODELİsteğe BağlıBirden fazla model varsa kullanılır.ATOMİsteğe BağlıStandart kalıntılar varsa kullanılır.ANISOUİsteğe BağlıBirkutuplu atomun termal titreşim bilgisi.TERİsteğe BağlıPolimer zincirleri varsa kullanılır.HETATMİsteğe BağlıStandart olmayan grup varsa kullanılır.ENDMDLİsteğe BağlıMODEL beliriyorsa kullanılır.CONECTİsteğe BağlıStandart olmayan grup varsa ve LINK veya SSBOND kayıtları varsa kullanılır.

 Kaynakça 

Kategori:Biyolojik veritabanları
Kategori:Protein yapısı
Kategori:Amerika Birleşik Devletleri'nde bilim ve teknoloji
Kategori:Biyoenformatik