Zadání
Vytvořte program, který zobrazí XY graf prostorových
vzdáleností aminokyselin s barevným označením blízkých
aminokyselin. Program bude mít následující vlastnosti:
• Bude načítat PDB soubor s proteinem (pouze standardní
residua z řádků ATOM)
• Budou určeny C-alfa atomy aminokyselin
• Vzdálenost residuí bude aproximována jako vzdálenost
jejich C-alfa atomů
• Bude zobrazovat graf kde na ose x a y budou residua ve
stejném pořadí jako v sekvenci, uvnitř grafu budou
jednotlivé body označeny různými odstíny modré, pro
nejvzdálenější residua bude barva bílá pro nejbližší modrá,
navíc atomy, jejichž vzdálenost bude menší než 10 Å,
budou označeny odstíny červené
• Osy x a y v grafu budou obsahovat barevný kód residua a
čísla pořadí v sekvenci způsobem uvedeným na obrázku
• Graf bude obsahovat barevnou legendu pro aminokyseliny
a pro barevné odstíny použité v grafu, dále 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
5. Graf prostorové vzdálenosti aminokyselin v proteinu
Nápověda
1.Upravte funkci pro načítání PDB souboru tak, že bude
načítat pouze řádky ATOM a nikoliv HETATM.
2.Ve struktuře proteinu vyhledejte pro každé residuum atom
C-alfa, tj. atom se jménem " CA " (vč. mezery na začátku a
na konci).
3.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.
4.Pro pohodlnější práci se souřadnicemi C-alfa atomů přidejte
do struktury RESIDUE proměnnou která bude obsahovat
souřadnice atomu C-alfa.
5.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 C-alfa atomy residuí.
6.Na začátku kreslící funkce spočítejte maximální hodnotu
vzdálenosti C-alfa atomů. Tuto hodnotu využijete pro
výpočet odstínu barev.
7.Vykreslování grafu může být pomalé, zejména u větších
struktur. Knihovna g2 totiž po zavolání funkce pro kreslení
čeká, až dojde k vykreslení na obrazovku, což proces
kreslení zpomaluje. Pro urychlení zavoláme ihned po
otevření okna funkci g2_set_auto_flush(), kde první
parametr specifikuje číslo zařízení (tj. číslo vracené funkcí
pro otevření okna) a jako druhý parametr použijeme 0. Po
dokončení kreslících operací potom zavoláme
g2_flush() (přijímá číslo zařízení jako jediný parametr).
Více na:
http://ncbr.chemi.muni.cz/~martinp/g2/group__device.html
http://ncbr.chemi.muni.cz/~martinp/g2/group__control.html
Testovací data
Vzdálenosti C-alfa atomů vybraných dvojic residuí pro
strukturu crambinu (1jxy_noal.pdb):
THR1 - THR2: 3.757827
THR1 - CYS3: 6.668096
THR1 - CYS4: 10.153580
THR1 - PRO5: 13.523983
THR1 - SER6: 15.584773
THR2 - CYS3: 3.823774
THR2 - CYS4: 6.711954
THR2 - PRO5: 10.285453
THR2 - SER6: 12.237011
CYS3 - CYS4: 3.769718
CYS3 - PRO5: 6.888749
CYS3 - SER6: 9.133217
CYS4 - PRO5: 3.811543
CYS4 - SER6: 5.683572
PRO5 - SER6: 3.796576