Chexvis：分子チャネルの抽出と視覚化のためのツール

背景：活性部位につながるか、分子を横断するチャネル構造を理解することは、イオン、リガンド、小分子輸送などの分子機能の研究で重要です。そのような研究をサポートするには、タンパク質チャネルを抽出、保存、分析するための効率的な方法が必要です。さらに、チャネルの計算、それらの構造のインタラクティブな調査、およびその特性の詳細な視覚分析をサポートする統合フレームワークが必要です。 結果：アルファ複合体の表現に基づいた分子チャネル抽出の方法について説明します。このメソッドは、幾何学的に実行可能なチャネルを計算し、チャネルが占めるボリュームとその中心線の両方を統一された表現に保存し、重要なチャネルを報告します。この表現は、チャネルプロパティの理解に役立つチャネルプロファイルの効率的な計算もサポートしています。チャネルとそのプロファイルの効果的な視覚化の方法について説明します。これらの方法と視覚分析フレームワークは、ソフトウェアツールであるChexvisに実装されています。細孔機能を抽出するために、タンパク質を含む多くの既知のチャネルにこの方法を適用します。いくつかのタンパク質でのこれらの実験の結果は、Chexvisのパフォーマンスが既存のチャネル抽出技術に匹敵し、場合によっては優れていることを示しています。いくつかのケーススタディを使用して、Chexvisを使用してチャネルを研究し、その特性を抽出し、分子機能に関する洞察を得る方法を示します。 結論：Chexvisは、複数のチャネルの視覚的な調査と幾何学的および物理化学的特性をサポートし、それによってタンパク質チャネルを介した輸送の基本的な生物学の理解を可能にします。ChexvisのWeb-Serverは、http：//vgl.serc.iisc.ernet.in/chexvis/で無料で入手できます。Webサーバーは、最新のJavaプラグインを備えたすべての最新のブラウザでサポートされています。

BACKGROUND: Understanding channel structures that lead to active sites or traverse the molecule is important in the study of molecular functions such as ion, ligand, and small molecule transport. Efficient methods for extracting, storing, and analyzing protein channels are required to support such studies. Further, there is a need for an integrated framework that supports computation of the channels, interactive exploration of their structure, and detailed visual analysis of their properties. RESULTS: We describe a method for molecular channel extraction based on the alpha complex representation. The method computes geometrically feasible channels, stores both the volume occupied by the channel and its centerline in a unified representation, and reports significant channels. The representation also supports efficient computation of channel profiles that help understand channel properties. We describe methods for effective visualization of the channels and their profiles. These methods and the visual analysis framework are implemented in a software tool, CHEXVIS. We apply the method on a number of known channel containing proteins to extract pore features. Results from these experiments on several proteins show that CHEXVIS performance is comparable to, and in some cases, better than existing channel extraction techniques. Using several case studies, we demonstrate how CHEXVIS can be used to study channels, extract their properties and gain insights into molecular function. CONCLUSION: CHEXVIS supports the visual exploration of multiple channels together with their geometric and physico-chemical properties thereby enabling the understanding of the basic biology of transport through protein channels. The CHEXVIS web-server is freely available at http://vgl.serc.iisc.ernet.in/chexvis/ . The web-server is supported on all modern browsers with latest Java plug-in.