Zadání
Vytvořte program, který spočítá střed struktury proteinu,
vzdálenosti C-alfa uhlíkových atomů residuí od středu a
vykreslí graf s barevným značením residuí a křivkou
reprezentující vzdálenost C-alfa atomů od centra. Program
bude mít následující vlastnosti:
• Bude načítat PDB soubor s proteinem (pouze standardní
residua z řádků ATOM)
• Střed struktury bude spočítán jako těžiště struktury, kde
však všechny atomy budou považovány za stejně hmotné
• Budou určeny C-alfa atomy aminokyselin a spočítána
jejich vzdálenost od centra
• Bude vykresleno kruhové schéma, kde na okraji budou
residua vyznačena barevně a také budou vyznačena čísla
residuí (tj. pořadí v sekvenci jak je uvedeno v PDB
souboru) – viz. obrázek níže
• Uvnitř grafu bude křivka reprezentující vzdálenost residuí
od centra molekuly, střed kruhu bude odpovídat pozici v
centru molekuly, okraj kruhového schématu bude
odpovídat pozici nejvzdálenějšího residua
• Graf bude obsahovat barevnou legendu, nadpis a jméno
PDB souboru
• Jméno vstupního PDB souboru bude specifikováno jako
parametr na příkazovém řádku
• Program bude uživatele informovat o chybě při otevření
souboru, načítání konfiguračního souboru, překročení
maximální přípustné velikosti polí a pod.
• Zdrojový kód programu bude opatřen komentáři
Nepovinné rozšíření (+5 bodů):
• Program bude načítat konfigurační soubor, ve kterém bude
specifikováno jméno vstupního PDB souboru na řádku ve
formátu "INPUT_FILE = jmeno_pdb_souboru", dále bude
v konfiguračním souboru na samostatném řádku
specifikována velikost okna ve formátu "WINDOW_SIZE
= sirka, vyska"
• Název konfiguračního souboru bude předán programu jako
parametr na příkazovém řádku
Program otestujte se strukturou crambinu (1jxy_noal.pdb) a
enzymu haloalkan dehalogenáza (2dhc.pdb), které najdete
mezi studijními materiály v IS MU ve složce „data“.
Dodržujte následující pravidla
• Dbejte na správné odsazování textu
• Pro reálné proměnné používejte typ double, ne float
• Při každém použití operátoru dělení si ujasněte zdali
dochází k celočíselnému nebo reálnému dělení a jaký typ
dělení požadujete
• Proměnné vždy inicializujte vhodnou hodnotou
• Při použití funkcí pro práci s řetězci a při práci s poli dbejte
na to, aby nedošlo k překročení velikosti pole
• Dobře zvažte, které proměnné budou lokální a které
globální
• Názvy globálních proměnných volte tak, aby z nich byl
jasný význam proměnné, volte raději delší názvy
• Názvy funkcí volte tak, aby z nich bylo jasné, jakou činnost
funkce vykonává
• Pro překlad programů používejte nástroj make (tj. vytvořte
si příslušný Makefile)
• Z programu odstraňte veškerý kód, který není nutný pro
splnění zadání (např. pozůstatky z minulých cvičení,
zakomentované části kódu). Ponechat můžete funkci pro
zápis PDB
• Program nesmí při překladu vypisovat žádné varovné
hlášky (při použití parametrů -Wall -pedantic)
• Na začátek programu umístěte stručný komentář obsahující
jméno autora, rok vytvoření, popis funkce programu,
parametry příkazového řádku, popř. formát konfiguračního
souboru popisující činnost programu
• Všechny funkce a proměnné opatřete komentářem
Programování v jazyce C pro chemiky (C2160) – závěrečné cvičení
1. Kruhové schéma vzdáleností residuí od centra molekuly
Nápověda
1.Upravte funkci pro načítání PDB souboru tak, že bude
načítat pouze řádky ATOM a nikoliv HETATM.
2.Střed struktury proteinu spočítejte tak, že sečtete souřadnice
všech atomů (zvlášť pro x, y, a z) a vydělíte je počtem
atomů.
3.Ve struktuře proteinu vyhledejte pro každé residuum atom
C-alfa, tj. atom se jménem " CA " (vč. mezery na začátku a
na konci).
4.Pro pohodlnější práci s C-alfa atomy, přidejte do struktury
RESIDUE proměnnou (např. atom_c_alpha) která bude
obsahovat index atomu C-alfa v poli atomů (tj. pořadí v poli
atomů). Hodnotu proměnné nastavte pro každé residuum ve
funkci pro vyhledávaní residuí nebo v samostatné funkci.
5.Pro pohodlnější práci se souřadnicemi C-alfa atomů přidejte
do struktury RESIDUE proměnnou která bude obsahovat
souřadnice atomu C-alfa.
6.Vytvořte funkci (např. get_points_distance()),
které předáte souřadnice dvou bodů a ona vrátí vzdálenost
mezi těmito body. Tuto funkci využijete při výpočtu
vzdálenosti mezi centrem a C-alfa atomy.
7.Na začátku kreslící funkce spočítejte maximální hodnotu
vzdálenosti C-alfa atomu od centra. Tuto hodnotu využijete
pro výpočet pozice bodů křivky uvnitř grafu (spočítaná
maximální hodnota bude odpovídat okraji grafu).
8.Kreslete kruh s barevnými kódy residuí podobně jako v
úloze 1. ze cvičení 11. Je vhodné začít v horní části kruhu
(tj. úhel 90° resp. π/2) a pokračovat po směru hodinových
ručiček.
Testovací data
Souřadnice centra pro strukturu crambinu (1jxy_noal.pdb):
x = 9.338197, y = 9.687547, z = 6.947231 Å
Vzdálenosti C-alfa atomů od středu pro prvních 10 residuí pro
strukturu crambinu (crambin_noal.pdb):
THR1: 8.590359
THR2: 4.900823
CYS3: 5.161508
CYS4: 4.661459
PRO5: 8.042055
SER6: 9.413193
ILE7: 9.862124
VAL8: 10.162746
ALA9: 6.802787
ARG10: 5.521469