Visualiser des structures moléculaires (fiche n°2)

Visualiser des structures moléculaires (fiche n°2)
Cn3D
version 4.3
Groupe Formation Action – Académies de Besançon, Nancy-Metz, Strasbourg 2011/2014
Développer les usages du numérique dans l’enseignement des biotechnologies au lycée
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Ce document fait suite à « Télécharger des structures moléculaires au format Cn3D (fiche n°1) »
Affichage
L’ouverture d’une structure moléculaire dans Cn3D fait apparaître deux fenêtres : en haut, la fenêtre
principale avec la structure en 3D et en-dessous la fenêtre de séquence.
Dans la fenêtre principale, les structures protéiques sont affichées par défaut avec le squelette
carboné en forme de “ver”, sans chaînes latérales.
Fenêtre principale
Numérotation
Fenêtre de séquence
La fenêtre de séquence montre les séquences de toutes les protéines ou des chaines d’acides
nucléiques de la structure étudiée.
Ici, on observe que la protéine PTEN est constituée de deux domaines :
- le domaine 1 qui présente une activité Phosphatase d’où le P dans le nom de la protéine PTEN. Un
ligand est représenté à proximité du domaine 1
- le domaine 2 ayant des analogies avec la tensine d’où le TEN dans le nom de la protéine PTEN.
Remarque : Les acides aminés présents dans les deux fenêtres sont colorés en mauve. Mais on
constate que les premiers acides aminés dans la fenêtre de séquence n’ont pas cette coloration.
Explication : Les premiers acides aminés n’ont pas été cristallisés. Ils ne sont donc pas présents dans
la fenêtre principale alors qu’ils apparaissent dans la séquence pdb. On observe alors un décalage de
numérotation. Ici le premier acide aminé visible en 3D porte le numéro 8 (arginine 8) alors que dans la
numérotation pdb il porte le numéro 14.
Pour étudier les structures secondaires, ouvrir le menu Style >> Coloring Shortcuts >> Secondary
structure puis valider Style >> Rendering Shortcuts >> Worms. Les cylindres représentent les

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hélices α et les flèches représentent les feuillets β. Le sens des flèches et des cylindres indique une
orientation de l’extrémité NH2 vers l’extrémité CO2H.
Fenêtre principale
Numérotation Fenêtre de séquence
La fenêtre de séquence montre les séquences de toutes les protéines ou des chaines d’acides
nucléiques de la structure étudiée.
Dans notre exemple de protéine PTEN, la couleur de chaque acide aminé est la même dans les deux
fenêtres. Ci-dessus, on peut voir, dans la fenêtre séquence, les acides aminés impliqués dans les
hélices (en vert) et les feuillets (en orange). Ceux qui ne sont impliqués dans aucune des ces structures
secondaires sont représentés en bleu.
Remarque : Les premiers acides aminés n’ont pas été cristallisés. Ils ne sont donc pas présents dans la
fenêtre principale alors qu’ils apparaissent dans la séquence pdb. On observe alors un décalage de
numérotation. Ici le premier acide aminé visible en 3D porte le numéro 8 (arginine 8) alors que dans la
numérotation pdb il porte le numéro 14.
Utilisation des raccourcis
Afin de manipuler rapidement la molécule, plusieurs raccourcis clavier sont disponibles :
Z : zoomer
X : dé-zoomer
E : tout voir
Shift + clic gauche : déplacer la structure affichée.
Clic gauche : rotation

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Annotation d’un acide aminé du site actif
Agrandir et centrer la zone au voisinage du ligand.
Dans le menu Style >> coloring shortcuts valider Domain.
Double-cliquer sur Arg 124(PDB 130). L’acide aminé sélectionné s’affiche en jaune dans les deux
fenêtres.
Dans le menu Style >> Annotate cliquer sur New, donner un nom à l’acide aminé sélectionné (ici
R124 ).
Cliquer ensuite sur le bouton Edit Style qui ouvre la boite de dialogue Style Options correspondant
au menu Style >> Edit Global Style.
Pour faire apparaitre la chaine
latérale, et modifier son
aspect :
- valider Protein sidechains
- dans la colonne Rendering
choisir Tubes
- dans la colonne Color
Scheme choisir Element.
Pour annoter sur l’image en 3D :
- cliquer sur l’onglet Labels visible sur l’image
précédente
- dans la colonne Protein Backbone de la boite de
dialogue, valider Spacing 1 puis type : one letter.
Refermer ensuite toutes les boites de dialogue en
cliquant sur Done ou OK.
On observe que la chaine latérale de l’arginine 124
(pdb 130) est très proche du groupement carboxyle de
l’acide tartrique.

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Il est possible de surligner une grande séquence en maintenant le clic gauche enfoncé et en passant
le curseur sur la séquence retenue. L’ossature de la protéine en 3D se colore alors en jaune.
Recherche des acides aminés
probablement impliqués dans le site actif :
1/ Double-cliquer sur le ligand pour le
sélectionner
2/ Rechercher les acides aminés situés à
proximité avec l’onglet Select >> Select
by distance : indiquer 3.5 angströms et
valider.
Les acides aminés retenus sont surlignés
en jaune.
3/ Il faudra ensuite rechercher l’orientation
des chaines latérales pour confirmer ou
non. (utiliser la procédure d’annotation
décrite ci-dessus : menu Style >> Edit
Global Style)
Utilisation du menu style
Le menu style sert à modifier la présentation des molécules.
Style >> Rendering Shortcuts permet de changer la représentation des molécules. Utiliser les
différentes options proposées pour voir si elles conviennent.
Style >> Coloring Shortcuts colorie la structure selon plusieurs critères. Quand on change le mode
de coloration, on change aussi la symbolique des couleurs utilisées.
Style >> Coloring Shortcuts >> Charges : les fonctions carboxyles du ligand chargées
négativement sont colorées en rouge alors que l’histidine 87 et l’arginine 124 sont colorées en bleu
car elles sont chargées positivement.
Style >> Edit Global Style regroupe toutes les options de visualisations, dont celles citées
précédemment. Notamment, on peut afficher les chaines latérales, changer la couleur du fond, faire
disparaitre ou apparaitre les ponts disulfure pour les localiser, etc…
La colonne de droite nommée User Color sert à choisir la couleur d’éléments choisis, à condition de
sélectionner au préalable User selection dans le menu déroulant de la colonne Color Scheme.
L’onglet Labels permet d’étiqueter les acides aminés de manière plus ou moins espacée. Le chiffre
dans le champ Spacing indique l’intervalle d’étiquetage (ex : 10 permet d’afficher le nom tous les 10
acides aminés).La valeur 0 par défaut n’affiche aucun nom.
L’onglet Details permet d’ajuster les épaisseurs des hélices, feuillets, squelette, etc…
Style >> Annotate permet d’étiqueter des résidus d’intérêt.
Deux autres fiches décrivent l’utilisation du logiciel Cn3D :
- Télécharger des structures moléculaires (fiche n°1).
- Comparer des structures moléculaires en 3D (fiche n°3).