مساحة سطحية يمكن الوصول إليها

مساحة السطح المتاحة (ASA) أو مساحة السطح المتاحة للمذيب (SASA) هي مساحة سطح الجزيء الحيوي التي يمكن للمذيب الوصول إليها . يُقاس ASA عادةً بوحدة أنغستروم مربع (وحدة قياس معيارية في البيولوجيا الجزيئية ). وُصفت ASA لأول مرة من قِبل لي وريتشاردز عام 1971، وتُسمى أحيانًا سطح لي-ريتشاردز الجزيئي . ^{[ 1 ]} تُحسب ASA عادةً باستخدام خوارزمية "الكرة المتدحرجة" التي طورها شرايك وروبلي عام 1973. ^{[ 2 ]} تستخدم هذه الخوارزمية كرة (من المذيب) بنصف قطر محدد "لاستكشاف" سطح الجزيء .

طرق حساب ASA

خوارزمية شرايك-روبلي

خوارزمية شرايك-روبلي هي طريقة عددية ترسم شبكة من النقاط متساوية البعد عن كل ذرة في الجزيء، وتستخدم عدد هذه النقاط التي يمكن للمذيب الوصول إليها لتحديد مساحة السطح. ^{[ 2 ]} تُرسَم النقاط عند نصف قطر مُقدَّر لجزيء الماء يتجاوز نصف قطر فان دير فالس ، وهو ما يُشبه عمليًا "دحرجة كرة" على السطح. تُفحص جميع النقاط مقابل سطح الذرات المجاورة لتحديد ما إذا كانت مدفونة أو يمكن الوصول إليها. يُضرب عدد النقاط التي يمكن الوصول إليها في نسبة مساحة السطح التي تُمثلها كل نقطة لحساب مساحة السطح المتاحة (ASA). يؤثر اختيار "نصف قطر المجس" على مساحة السطح المرصودة، حيث أن استخدام نصف قطر مجس أصغر يكشف عن تفاصيل سطحية أكثر، وبالتالي يُظهر مساحة سطح أكبر. القيمة النموذجية هي 1.4 أنغستروم، والتي تُقارب نصف قطر جزيء الماء. عامل آخر يؤثر على النتائج هو تعريف أنصاف أقطار فان دير فالس للذرات في الجزيء قيد الدراسة. على سبيل المثال، قد يفتقر الجزيء في كثير من الأحيان إلى ذرات الهيدروجين، وهي ذرات مضمنة ضمنيًا في بنيته. وقد تُضمَّن ذرات الهيدروجين ضمنيًا في أنصاف أقطار الذرات "الثقيلة"، وذلك باستخدام مقياس يُسمى "أنصاف أقطار المجموعة". إضافةً إلى ذلك، يُحدِّد عدد النقاط المُنشأة على سطح فان دير فالس لكل ذرة جانبًا آخر من جوانب التجزئة ، حيث يُوفِّر المزيد من النقاط مستوىً أعلى من التفاصيل.

طريقة LCPO

تستخدم طريقة LCPO تقريبًا خطيًا لمسألة الجسمين لإجراء حساب تحليلي أسرع لمساحة السطح المتاحة (ASA). ^{[ 3 ]} ينتج عن التقريبات المستخدمة في LCPO خطأ في نطاق 1-3 أنغستروم مربع.

طريقة مخطط الطاقة

في عام 2011، تم تقديم طريقة لحساب ASA بسرعة وبشكل تحليلي باستخدام مخطط القوة . ^{[ 4 ]}

التطبيقات

تُستخدم مساحة السطح المتاحة غالبًا عند حساب طاقة النقل الحرة اللازمة لنقل جزيء حيوي من مذيب مائي إلى مذيب غير قطبي، مثل بيئة دهنية. كما تُستخدم طريقة LCPO عند حساب تأثيرات المذيب الضمنية في حزمة برامج ديناميكيات الجزيئات AMBER .

وقد أشير مؤخراً إلى إمكانية استخدام مساحة السطح المتاحة (المتوقعة) لتحسين التنبؤ بالبنية الثانوية للبروتين . ^[⁵^]^[⁶^]

العلاقة بالسطح المستبعد للمذيب

ترتبط مساحة السطح المتاحة (ASA) ارتباطًا وثيقًا بمفهوم السطح المستبعد للمذيب (المعروف أيضًا بمساحة السطح الجزيئي لكونولي أو ببساطة سطح كونولي)، والذي يُتصور على أنه تجويف في المذيب. ويتم حسابه عمليًا باستخدام خوارزمية الكرة المتدحرجة التي طورها فريدريك ريتشاردز ^{[ 7 ]} ونفذها مايكل كونولي ثلاثي الأبعاد عام 1983 ^{[ 8 ]} وتيم ريتشموند عام 1984 ^{[ 9 ].} وقد أمضى كونولي عدة سنوات أخرى في تحسين هذه الطريقة ^{[ 10 ] .}

انظر أيضاً

الذوبان الضمني
سطح فان دير فالس
أداة VADAR لتحليل هياكل الببتيدات والبروتينات
مساحة السطح المتاحة نسبياً

ملحوظات

↑ لي، ب؛ ريتشاردز، ف.م. (1971). "تفسير بنى البروتين: تقدير إمكانية الوصول الثابتة". مجلة علم الأحياء الجزيئي . 55 (3): 379-400 . doi : 10.1016/0022-2836(71)90324-X . PMID 5551392 .
1 2 شرايك، أ؛ روبلي، ج. أ. (1973). "البيئة والتعرض للمذيبات لذرات البروتين. الليزوزيم والأنسولين". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 79 (2): 351-71 . doi : 10.1016/0022-2836(73)90011-9 . PMID 4760134 .
↑ وايزر ج، شينكين ب س، ستيل و س (1999). "أسطح ذرية تقريبية من تركيبات خطية للتداخلات الزوجية (LCPO)". مجلة الكيمياء الحاسوبية . 20 (2): 217-230 . doi : 10.1002/(SICI)1096-987X(19990130)20:2 < 217::AID-JCC4 > 3.0.CO ; 2-A .
↑ كلينين ك، تريسترام ف، سترونك ت، وينزل و (2011). "مشتقات مساحة سطح الجزيء وحجمه: صيغ تحليلية بسيطة ودقيقة" . مجلة الكيمياء الحاسوبية . 32 (12): 2647-2653 . doi : 10.1002/jcc.21844 . PMID 21656788. S2CID 27143042 .
↑ مومن-ركنابادي، أ؛ صادقي، م؛ بيزشك، ح؛ مراشي، س.أ. (2008). "تأثير مساحة السطح المتاحة للبقايا على التنبؤ بالبنى الثانوية للبروتين" . بي إم سي بيوانفورماتيكس . 9 : 357. doi : 10.1186/1471-2105-9-357 . PMC 2553345. PMID 18759992 .
↑ آدمتشاك، ر؛ بورولو، أ؛ ميلر، ج. (2005). "دمج التنبؤ بالبنية الثانوية وإمكانية وصول المذيب في البروتينات". البروتينات . 59 ( 3): 467-75 . doi : 10.1002/prot.20441 . PMID 15768403. S2CID 13267624 .
↑ ريتشاردز، إف إم. (1977). "المساحات، والأحجام، والتعبئة، وبنية البروتين". المراجعة السنوية للفيزياء الحيوية والهندسة الحيوية . 6 : 151-176 . doi : 10.1146/annurev.bb.06.060177.001055 . PMID 326146 .
↑ كونولي، إم إل (1983). "الحساب التحليلي لسطح الجزيئات". مجلة علم البلورات التطبيقية . 16 (5): 548-558 . Bibcode : 1983JApCr..16..548C . doi : 10.1107/S0021889883010985 .
↑ ريتشموند، تي جيه (1984). "مساحة السطح المتاحة للمذيب والحجم المستبعد في البروتينات. معادلات تحليلية للكرات المتداخلة وآثارها على التأثير الكاره للماء". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 178 (1): 63-89 . doi : 10.1016/0022-2836(84)90231-6 . PMID 6548264 .
↑ كونولي، إم إل (1993). "حزمة السطح الجزيئي". مجلة الرسومات الجزيئية . 11 (2): 139-141 . doi : 10.1016/0263-7855(93)87010-3 . PMID 8347567 .

مراجع

كونولي، إم إل (1983). "الأسطح المعرضة للمذيبات في البروتينات والأحماض النووية". مجلة ساينس . 221 (4612): 709-713 . Bibcode : 1983Sci...221..709C . doi : 10.1126/science.6879170 . PMID 6879170 .
ريتشموند، تيموثي ج. (1984). "مساحة السطح المتاحة للمذيب والحجم المستبعد في البروتينات". مجلة البيولوجيا الجزيئية 178 (1): 63-89 . doi : 10.1016/0022-2836(84)90231-6 . PMID 6548264 .
كونولي، مايكل ل. (1985). "حساب حجم الجزيء". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 107 (5): 118-1124 . doi : 10.1021/ja00291a006 .
كونولي، إم إل (1991). "الهيكل الخلالي الجزيئي" . الحوسبة والكيمياء . 15 (1): 37-45 . doi : 10.1016/0097-8485(91)80022-E .
سانر، إم إف (1992). نمذجة وتطبيقات الأسطح الجزيئية (أطروحة دكتوراه).
كونولي، إم إل (1992). " توزيعات شكل تضاريس البروتين". البوليمرات الحيوية . 32 (9): 1215-1236 . doi : 10.1002/bip.360320911 . PMID 1420989. S2CID 23512517 .
بلاني، ج. م. (1994). "هندسة المسافة في النمذجة الجزيئية". مراجعات في الكيمياء الحاسوبية . المجلد 5، الصفحات 299-335. doi : 10.1002 / 9780470125823.ch6 . ISBN 9780470125823.
جرانت، جيه إيه؛ بيك أب، بي تي (1995). "وصف غاوسي للشكل الجزيئي". مجلة الكيمياء الفيزيائية . 99 (11): 3503-3510 . doi : 10.1021/j100011a016 .
بويسونات، جان-دانيال؛ ديفيلير، أوليفييه؛ دوكين، جاكلين؛ إيفينيك، مارييت (1994). "حساب أسطح كونولي". مجلة الرسومات الجزيئية . 12 (1): 61-62 . doi : 10.1016/0263-7855(94)80033-2 . ISSN 1093-3263 .
بيتيتجان، م (1994). "حول الحساب التحليلي لأسطح وأحجام فان دير فالس: بعض الجوانب العددية". مجلة الكيمياء الحاسوبية 15 (5): 507-523 . doi : 10.1002/jcc.540150504 . S2CID 24101766 .
كونولي، إم إل (1996). "الأسطح الجزيئية: مراجعة" . علم الشبكات . مؤرشف من الأصل في 15 مارس 2013.
لين، إس إل (1994). " تمثيلات السطح الجزيئي بواسطة النقاط الحرجة المتفرقة" . البروتينات . 18 (1): 94-101 . doi : 10.1002/prot.340180111 . PMID 8146125. S2CID 38132786 .
جيرستين، م؛ ريتشاردز، ف.س. (2001). "هندسة البروتين: الأحجام والمساحات والمسافات". CiteSeerX 10.1.1.134.2539 .
فوس، ن. ر. (2006). "هندسة نفق خروج عديد الببتيد الريبوسومي". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 360 (4): 893-906 . CiteSeerX 10.1.1.144.6548 . doi : 10.1016/j.jmb.2006.05.023 . PMID 16784753 .
ليتش ، أ. (2001). النمذجة الجزيئية: المبادئ والتطبيقات ( الطبعة الثانية). برنتيس هول. ص 7. ISBN 9780582382107.
بوسا، جان؛ دزورينا، جوزيف؛ هايريان، إيديك (2005). "ARVO: حزمة فورتران لحساب مساحة السطح المتاحة للمذيب والحجم المستبعد للكرات المتداخلة عبر المعادلات التحليلية". مجلة الاتصالات في الفيزياء الحاسوبية ، 165 (1): 59-96 . رمز Bibcode : 2005CoPhC.165...59B . doi : 10.1016/j.cpc.2004.08.002 .

روابط خارجية

علم الشبكات، الجزء 5: الأسطح التي يمكن الوصول إليها بالمذيبات
AREAIMOL هي أداة سطر أوامر في مجموعة برامج CCP4 لحساب ASA.
حسابات مساحة الوصول للمذيب باستخدام برنامج NACCESS .
FreeSASA أداة سطر أوامر مفتوحة المصدر، ومكتبة C ووحدة بايثون لحساب ASA.
برنامج Surface Racer من تطوير أوليغ تسوديكوف. حساب مساحة السطح الجزيئية المتاحة للمذيب ومتوسط الانحناء. مجاني للاستخدام الأكاديمي.
ASA.py — تطبيق قائم على لغة بايثون لخوارزمية شرايك-روبلي.
برنامج السطح الجزيئي لميشيل سانر - أسرع برنامج لحساب السطح المستبعد.
برنامج pov4grasp يُظهر الأسطح الجزيئية.
حزمة الأسطح الجزيئية - برنامج مايكل كونولي.
Volume Voxelator — أداة عبر الإنترنت لإنشاء أسطح مستبعدة.
برنامج ASV المجاني: حساب تحليلي لحجم ومساحة اتحاد n كرة (يتم توفير حساب مونت كارلو أيضًا).
حساب مساحة السطح وحجم عائلة من الكرات ثلاثية الأبعاد باستخدام برنامج Vorlume Computing.
حساب مساحة السطح المتاحة للمذيب للبروتينات عبر الإنترنت باستخدام GetArea .
ProMS ProMS - حاسبة السطح الجزيئي للبروتين

[Lee-1] لي، ب؛ ريتشاردز، ف.م. (1971). "تفسير بنى البروتين: تقدير إمكانية الوصول الثابتة". مجلة علم الأحياء الجزيئي . 55 (3): 379-400 . doi : 10.1016/0022-2836(71)90324-X . PMID 5551392 .

[Shrake-2] 1 2 شرايك، أ؛ روبلي، ج. أ. (1973). "البيئة والتعرض للمذيبات لذرات البروتين. الليزوزيم والأنسولين". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 79 (2): 351-71 . doi : 10.1016/0022-2836(73)90011-9 . PMID 4760134 .

[Weiser1999-3] وايزر ج، شينكين ب س، ستيل و س (1999). "أسطح ذرية تقريبية من تركيبات خطية للتداخلات الزوجية (LCPO)". مجلة الكيمياء الحاسوبية . 20 (2): 217-230 . doi : 10.1002/(SICI)1096-987X(19990130)20:2 < 217::AID-JCC4 > 3.0.CO ; 2-A .

[Klenin2011-4] كلينين ك، تريسترام ف، سترونك ت، وينزل و (2011). "مشتقات مساحة سطح الجزيء وحجمه: صيغ تحليلية بسيطة ودقيقة" . مجلة الكيمياء الحاسوبية . 32 (12): 2647-2653 . doi : 10.1002/jcc.21844 . PMID 21656788. S2CID 27143042 .

[P-5] مومن-ركنابادي، أ؛ صادقي، م؛ بيزشك، ح؛ مراشي، س.أ. (2008). "تأثير مساحة السطح المتاحة للبقايا على التنبؤ بالبنى الثانوية للبروتين" . بي إم سي بيوانفورماتيكس . 9 : 357. doi : 10.1186/1471-2105-9-357 . PMC 2553345. PMID 18759992 .

[Ph-6] آدمتشاك، ر؛ بورولو، أ؛ ميلر، ج. (2005). "دمج التنبؤ بالبنية الثانوية وإمكانية وصول المذيب في البروتينات". البروتينات . 59 ( 3): 467-75 . doi : 10.1002/prot.20441 . PMID 15768403. S2CID 13267624 .

[Richards-7] ريتشاردز، إف إم. (1977). "المساحات، والأحجام، والتعبئة، وبنية البروتين". المراجعة السنوية للفيزياء الحيوية والهندسة الحيوية . 6 : 151-176 . doi : 10.1146/annurev.bb.06.060177.001055 . PMID 326146 .

[8] كونولي، إم إل (1983). "الحساب التحليلي لسطح الجزيئات". مجلة علم البلورات التطبيقية . 16 (5): 548-558 . Bibcode : 1983JApCr..16..548C . doi : 10.1107/S0021889883010985 .

[9] ريتشموند، تي جيه (1984). "مساحة السطح المتاحة للمذيب والحجم المستبعد في البروتينات. معادلات تحليلية للكرات المتداخلة وآثارها على التأثير الكاره للماء". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 178 (1): 63-89 . doi : 10.1016/0022-2836(84)90231-6 . PMID 6548264 .

[10] كونولي، إم إل (1993). "حزمة السطح الجزيئي". مجلة الرسومات الجزيئية . 11 (2): 139-141 . doi : 10.1016/0263-7855(93)87010-3 . PMID 8347567 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[

[

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ].

[ 10 ] .

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗