Le format pdb (source de l’information : Wikipédia)
La banque de données sur les protéines du Research Collaboratory for Structural Bioinformatics, plus communément appelée Protein Data Bank ou PDB est une collection mondiale de données sur la structure tridimensionnelle (ou structure 3D) de macromolécules biologiques : protéines, essentiellement, et acides nucléiques. Ces structures sont essentiellement déterminées par cristallographie aux rayons X ou par spectroscopie RMN. Ces données expérimentales sont déposées dans la PDB par des biologistes et des biochimistes du monde entier et appartiennent au domaine public. Leur consultation est gratuite et peut se faire directement depuis le site web [1] de la banque. La PDB est la principale source de données de biologie structurale et permet en particulier d’accéder à des structures 3D de protéines d’intérêt pharmaceutique.
La PDB contient, au 09/06/2009, 58083 structures. Les données sont depuis l’origine au format pdb, et sont depuis quelques années également au format mmCif, spécifiquement développé pour les données structurales de la PDB. 6000 à 7000 structures sont ajoutées chaque année.
La banque contient des fichiers pour chaque modèle moléculaire. Ces fichiers décrivent la localisation exacte de chaque atome de la macromolécule étudiée, c'est-à-dire les coordonnées cartésiennes de l’atome dans un repère à trois dimensions. Si l’on s’intéresse plutôt à la séquence de la macromolécule (la liste des acides aminés ou nucléiques), il vaut mieux utiliser d’autres banques bien plus grandes, comme Swiss-Prot. Les fichiers contiennent également des métadonnées.
Formats des fichiers
Chaque modèle est référencé dans la banque par un identifiant unique à 4 caractères, le premier étant toujours un caractère numérique, les trois suivants étant des caractères alphanumériques. Cet identifiant est appelé « code pdb ».
Plusieurs formats existent pour les fichiers de la PDB :
Le format PDB
Le format pdb est le format original de la banque. La guide de ce format a été révisé à plusieurs reprises ; la version actuelle est la version 2.2, qui existe depuis 1996. Il est fortement conseillé de lire ce guide avant d’examiner les données brutes des fichiers pdb.
Les archives contiennent les coordonnées cartésiennes des atomes, la bibliographie, les informations structurales, les facteurs de la structure cristallographique et les données expérimentales de la RMN. A l’origine, le format pdb a été dicté par l’utilisation et la largeur de cartes perforées pour ordinateur. En conséquence, chaque ligne contient exactement 80 caractères.
Un fichier au format pdb est un fichier texte où chaque colonne possède sa signification : chaque paramètre est positionné de façon immuable. Ainsi, les 6 premières colonnes, c’est-à-dire les 6 premiers caractères pour une ligne donnée, déterminent le champ du fichier. On retrouve par exemple les champs « TITLE_ » (c'est-à-dire le titre de la macromolécule étudiée), « KEYWDS » (les mots-clé de l’entrée), « EXPDTA » qui donne des informations sur la méthode expérimentale employée, « SEQRES » (la séquence de la protéine étudiée), « ATOM__ » ou « HETATM », champs comprenant toutes les informations liées à un atome particulier. Dernier exemple, dans ces derniers champs, le nom de l’atome est décrit par les colonnes 13 à 16 (soit du treizième au seizième caractère de la ligne).
Les lignes « ATOM__ » concernent les acides aminés ou les acides nucléiques, et les lignes « HETATM » sont dédiées aux autres molécules (solvant, substrat, ion, détergent…). Il y a autant de lignes « ATOM__ » et « HETATM » que d’atomes observés par l’expérimentateur, pour une macromolécule ou un complexe donné.
La longue histoire du format pdb a abouti sur des données non uniformes. Ce format laisse également la place à de nombreuses erreurs, qui ne sont pas systématiquement éliminées lors des contrôles accompagnant le dépôt des structures. Il peut s’agir de désaccords entre la séquence et les résidus représentés, ou de problèmes liés à la nomenclature des atomes des acides aminés ou des ligands.
Limitations du format pdb. Le format en 80 colonnes des fichiers pdb est relativement restrictif. Le nombre maximum d’atomes d’un fichier pdb est de 99999, vu qu’il n’y a que 5 colonnes allouées pour les numéros des atomes. De même le nombre de résidus par chaîne est au maximum de 9999 : il n’y a que 4 colonnes autorisées pour ce chiffre. Le nombre de chaînes, lui, est limité à 62 : une seule colonne est disponible, et les valeurs possibles sont une des lettres des 26 lettres de l’alphabet, en minuscule ou en majuscule, ou un des chiffres de 0 à 9. Quant ce format a été défini, ces limitations ne semblaient pas restrictives, mais elles ont plusieurs fois été franchies lors du dépôt de structures extrêmement grandes, comme des virus, des ribosomes ou des complexes multienzymatiques.