EDM viewer
[はじめに]
電子密度マップ(EDM)ビューアでは、分子モデルとともに電子密度マップを表示することができます。 EDMapビューアは、 [データベース情報] パネルのリンクによって、 [Mine PDB Entry Explorer] に統合されています。このリンクをクリックすると、WebGLベースのビューアーであるMolmilのページが表示されます。ここで[電子密度マップを作成]ボタンをクリックすると、選択した領域の電子密度マップが生成されます。 デフォルトでは、マップの中心が選択され、直径25Åの領域で生成されます。 電子密度マップの表示も、いくつかの関連するパラメータも、修正してデフォルト値を上書きすることができます。
電子密度は二つの異なる形式のどちらかで表示することができます。電子密度の一つ目の形式(一般的に使用される)は等高線による表示で、二つ目の形式は等密度面による表示です。等高線による表示は、同じ等密度面の点を結んだ空間線(メッシュ)表示です。 通常、これらは二次元スライスを、そのスライスに垂直な結晶学的軸をもつマップ上で輪郭を描く(マーチングキューブアルゴリズムによる)ことによって作られます。 これを3つの軸のそれぞれについて順番に行い、得られた線を一緒に表示することにより、電子密度の輪郭を示す3次元の体積の外観を作ります。 この表示形式は、明らかな理由から、口語でチキン・ワイヤー・プレゼンテーションと呼ばれることがよくあります。2番目のスタイルでは、一定の電子密度である密度面を検出し、一連の三角形を通してこの表面を表示します。 この三角形は、陰影をつけると、実体積の外観を生成します。 グラフィック操作により、この体積が半透明に見えるようになり、構造モデルの閉じた部分が見える場合があります。
[電子密度マップビューアの使用について]
Molmil画面の右側にある「電子密度マップのパラメータ」を使用して、EDMapパラメータを入力することができます。デフォルトでは、他に何も指定しなければ、電子密度の等高線が、計算されたマップの中心を中心とした25×25×25Å^3のサイズのボックスに対して計算されます。 等高線のレベルは、2Fo−Fcの1σのマップか、Fo−Fcの2σのマップかを選択でき、これらは通常は良好な値であり、約0.4〜0.45電子/Å^3の電子密度に相当します。 通常、分子密度の値は、硫黄や金属のような10〜15σに達することがある重い原子を除いて、約1〜5σの範囲内にあります。デフォルトカラーは、2Fo-Fcマップではシアン、Fo-Fcマップではマゼンタで、等密度面の透明度は0.5(等密度面に対してのみ使用されます)に設定されます。 ブラウザやオペレーティングシステムによっては、ユーザインターフェイスを使用して色を指定することができます。
全てのパラメータを設定した後、「電子密度マップを作成」ボタンを押すと、電子密度が生成されます。 EDマップをビューパネルから非表示にする場合は、Molmilキャンバス内で、構造パネル(>>>ボタン)をクリックして表示し、 非表示にするマップの上で右クリックして「隠す」を選択します。 EDマップを完全に削除する場合は、「電子密度マップのダウンロード/削除」パネルで、削除するマップの「削除」ボタンを押します。 ファイルをダウンロードする場合は、構造因子、mmCIF/MTZ/CCP4フォーマットのマップ、またはMolmilで表示されたローカルで生成されたCCP4マップについて、 同じパネルで、それぞれの「ダウンロード」ボタンにより利用可能です。
[電子密度マップビューアのその他のパラメータについて]
マップ領域の中心は、原子IDまたは座標x、y、zに基づいて選択されます。原子IDは、Chain ID、残基番号、および原子名で構成されます。それらは、Molmilキャンバスで原子をクリックすると見つかります。
マップ領域のサイズを大きくしすぎないようにしてください。それには、2つの理由があります。マップ領域が大きすぎると、視線方向に沿って重なるため、目立たなくなります。 さらに、大きなマップ領域の表示には、処理に時間がかかります。25Åでは、通常約2～5秒かかりますが、100Å以上では数分かかるでしょう。
[電子密度マップの基礎]
電子密度はX線の散乱によって調べることができます。これは通常、規則的な三次元パターンで配列された何兆もの分子を含む結晶を作ることによって行われます。 このパターンをX線で照射すると、X線の回折が起こります。その回折パターンは結晶中の電子密度分布に関する情報をコード化します。 回折光は、入射X線と同様に、逆格子と呼ばれる3次元パターンを形成する振幅と位相を有する電磁波そのものです。 これらは電子密度の間接像であり、Fourier変換によって関係づけられます。
この回折パターンから逆Fourier変換によって電子密度を回収するには、振幅と位相の両方が必要です。実験的には、通常、振幅のみを測定することができます。 位相情報は振幅データ内に隠れたままで、計算技術によって回復されなければならず、しばしば追加の測定が必要とされます。 この状態は結晶学における位相問題として知られています。位相は振幅よりもずっと大きく電子密度に影響するので、これは本当に問題です。
[モデルからの電子密度マップの計算について]
実験による振幅と(予備的な)モデルが利用可能である場合、実験による振幅(しばしばFobsと呼ばれる)は、(位相phicalcのみを使用するか、振幅Fcalcと位相の両方を使用するかのいずれかで) 計算された構造因子と結合して、電子密度マップを生成することができます。
最も一般的なマップのタイプは、Fobsマップ(amplitude=Fobs、phase=phicalc)、(2Fo-Fc)マップ(振幅=2*m*Fobs-D*Fcalc、位相=phicalc)、または(Fo-Fc)マップ(振幅=m*Fobs-D*Fcalc、位相=phicalc)です。 mおよびDは重み付け係数であり、反射によって変化し、そのモデルおよび/またはそのデータの精度に関する情報を含みます。
phicalc位相を得るために、利用可能なモデルを用い、0.2Åのランダムな座標シフトと10A^2のランダムなB-factorシフトを個々の原子に適用し、意図的にエラーを引き起こし、FobsとFcalc間の一致を最大化しようとするrefmac5によりこれらのモデルを精密化します。 このプロセスは構造精密化として知られており、ランダム化と併せてモデルの位相への影響を低減することを目的としています。
次に、登録された実験データFobsと精密化されたモデルから得たFcalc,phicalc,mおよびDを用いて、(2Fo-Fc)マップを計算します。 マップの範囲は分子全体に加えてモデルの(軸に沿った)両側に2.5Åの境界マージンで覆われるようにとられています。
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