50 years of PDB: 结构生物学的催化剂

Integrative structural biology, the culmination of experimental and theoretical methods, will provide a holistic view of molecular processes.

正在庆祝蛋白结构数据库(PDB)五十周年，该数据库已经改变了科学家进行结构生物学的方式。1971年开始时，它是一个简单的ASCII文件集合，其中包含生物分子的三维(3D)原子坐标，现在已成长为必不可少的资源，如今已成为由Worldwide PDB Consortium(wwPDB)管理的单个全球存档。多年来，不断发展壮大，包括实验数据资源BioMagResBank(BMRB)，凭借低温电子显微镜(cryo-EM)数据库EMDB很快成为最新的功能。更为显着的是，这种重要资源主要依靠软货币运作，依靠成功的赠款申请得以生存。

没有PDB，结构生物学的领域和科学家对生命分子的一般知识将是不同的，PDB充当了实验方法（更重要的是计算方法）发展的催化剂。已经开发了常规用于结构确定或分子模拟的任何计算方法，并已使用PDB数据进行了基准测试。这同样适用于计算结构生物学中使用的许多力场和统计潜力。深度学习以AlphaFold2在3D结构预测中的成功为例，如果没有PDB中的丰富信息，深度学习就不会取得这样的成就。

这种催化剂的作用也适用于实验方法，尤其是在当今整合结构生物学时代。尽管x-ray以及较小范围内的核磁共振一直是PDB的主要数据贡献者，但在过去十年中，cryo-EM已成为主要参与者。近年来，科学家进入了一个新时代，其中许多不同的实验和生物信息学方法正在助长一个复杂的难题。随着处理更大，更复杂的组件和分子机器，这种复杂性正在不断增加。因此，没有任何一种实验方法可以提供所有答案。只有将它们与计算方法结合起来才能使我们对那些复杂的系统进行建模。例如，质谱已进入结构蛋白质组学，以交联和/或氢/氘交换数据的形式提供有价值的信息；各种光谱方法可以测量非常特定和准确的距离；大规模诱变和深层突变扫描提供了有关结构和相互作用关键残基的信息。结构生物学的新时代也意味着，模型与实验结构之间的区别变得越来越清晰。为了对这种发展做出反应，wwPDB定期召集社区专家来定义新的准则和标准。

参考资料

Bonvin, A.M.J.J. 50 years of PDB: a catalyst in structural biology. Nat Methods 18, 448–449 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41592-021-01138-y