gung von Modellen von RNA- und Protein-Molekülen entwickelt wurde.
Durch die Verwendung von ERNA-3D ist es sehr einfach, Anordnungen von
RNA-Doppelhelices mit komplexen Strukturen wie "Internal Loops", sog. "Bul-
ges" und "Hairpin Loops" zu generieren. Alles was für die Strukturgenerierung
notwendig ist, ist die Primär- und die Sekundärstruktur des Moleküls. Version
2.0 PC von ERNA-3D verwendet für den Aufbau dieser Struturen den integrier-
ten Sekundärstruktur-Editor, genannt "ERNA-2D". Wir nehmen an, dass "ER-
NA-2D" der wohl flexibelste und einfach zu bedienenste Sekundärstruktur-Edi-
tor weltweit ist, da mit ihm alle erzeugten Teile der Sekundärstruktur direkt mit
dem Mouse-Zeiger bewegt werden können und sich Einzelstränge wie flexible
Seile auf dem Bildschirm verbiegen lassen.
Ganze Domänen eines Moleküls können mit Hilfe von Rahmen leicht selektiert
werden, die vom Benutzer frei in die Sekundärstruktur gezeichnet werden. Da-
nach kann der jeweils gezeichnete Rahmen mitsamt seines darin selektierten
Inhalts durch die Verwendung des Mouse-Zeigers bewegt werden.
Die wichtigste Eigenschaft von "ERNA-2D" ist aber die Fähigkeit, die eben edi-
tierte Sekundärstruktur in das dreidimensionale Gegenstück des Moleküls zu
übersetzen, das dann mit Hilfe der 3D-Funktionen von ERNA-3D räumlich ma-
nipuliert werden kann. Hierfür übersetzt "ERNA-2D" die individuellen Ketten-
glieder der Primärsequenz des Moleküls in räumliche atomare Koordinaten und
baut die entsprechenden helikalen Strukturen und flexiblen Einzelstränge auf,
welche anschließend gebogen werden, um "Hairpin Loops", "Bulges" und inter-
helikale Verbindungen zu erzeugen.
Der Unterschied zwischen ERNA-3D und konventionellen Molecular Modeling
Programmen besteht in seiner Fähigkeit, Teile eines Moleküls in einer dynami-
schen und realistischen Weise zu manipulieren. Einzelstränge, die als Vollatom-
Repräsentation erzeugt werden, können mit einem dreidimensionalen Cursor
(kontrolliert durch die normale Computer-Mouse) gezogen und in ein plausible
Konfiguration gebracht werden. Hierfür wurde ein spezieller Ketten-Translati-
ons-Algorithmus entwickelt, der die molekulare Mechanik simuliert und die Ro-
tationen von molekularen Gruppen um Einzelbindungen herum in Echtzeit be-
rechnet. Dies ruft beim Benutzer den Eindruck hervor, als würde er mit einem
"realen" Moleküle umgehen.
Helices und Teile eines Moleküls, die vorher als feste Einheit (Cluster) definiert
wurden, können angeklickt, bewegt und rotiert werden. Während dieses Vor-
gangs werden auch alle mit dieser Einheit verbundenen Einzelstränge dyna-
misch mitgezogen, so dass sie mit ihr verbunden bleiben.
Im Gegensatz zu vielen andern kommerziellen Programmen kann mit Hilfe von
ERNA-3D auch die relative Anordnung verschiedener Moleküle innerhalb eines
Modells (Quartärstruktur) sehr leicht verändert werden.
Alle atomaren Modelle können in standardisierten PDB-Dateien (Protein-Data-
Bank-Dateien) abgespeichert und wieder geladen werden.
Die modifizierten Modelle und alle Benutzerinteraktionen können dreidimensio-
nal am Computerbildschirm mit Hilfe von sog. Shutter-Brillen und anderen 3D-
Techniken betrachtet werden.
- ERNA-3D wurde ursprünglich im Labor von Dr. Richard Brimacombe (MPI f. Mol. Genetik)
durch den Autor geschrieben und in der Firma PENTAFOLIUM-SOFT weiterentwickelt.
- ERNA-3D repräsentiert eine Entwickungsarbeit von mehr als 14 Jahren,
die durch den
Autor in Einzelarbeit erbracht wurde.
- Alle Funktionen des Programms wurden in "C" und "C++" unter
Verwendung von
OpenGL(Tm) implementiert.
- Der Quellcode des Programms umfaßt mittlerweile mehr als 280.000
Programmzeilen.
- Nach umfangreichen Portierungsarbeiten läuft ERNA-3D nun auch auf
Personal Com-
putern mit Microsoft(Tm) Windows(Tm) Betriebssystemen.
- ERNA-3D wurde bereits erfolgreich für die Modellierung der
ribosomalen RNA einge-
setzt, die in die entsprechenden Elektronendichte-Konturen eingepaßt wurde.
- ERNA-3D wird weltweit bereits von vielen Forschungseinrichtungen eingesetzt.