שטח פנים נגיש

שטח פנים נגיש (באנגלית: Accessible surface area ובקיצור ASA או solvent-accessible surface area ובקיצור SASA) הוא שטח הפנים של מולקולה ביולוגית אשר נגיש לממס. יחידות המידה המקובלת ל-ASA הן אנגסטרום רבוע. ASA תואר לראשונה ב-1971 על ידי ליי וריצ'רדס.^[1] אלגוריתם נפוץ לחישוב שטח הפנים הנגיש הוא אלגוריתם Shrake & Rupley שפותח ב-1973‏^[2].

איור המדגים את שטח הפנים הנגיש בהשוואה לשטח ואן דר ואלס. הכדורים האדומים מציינים אטומים, ורדיוסם הוא רדיוס ואן דר ואלס, ואילו שטח הפנים הנגיש מיוצג באמצעות הקווים המקווקווים. שטח הפנים הנגיש מוגדר באמצעות probe (מיוצג בכחול) המקיף את האטומים.

באלגוריתם Shrake & Rupley מציירים רשת של נקודות במרחק שווה ממרכז האטום, ומספר הנקודות שנגישות לממס מגדירות את שטח הפנים. הנקודות המצוירות ממוקמות ברדיוס ואן דר ואלס בתוספת רדיוס מוערך של מולקולת ממס, באופן הזהה לסיבוב כדור סביב האטום. עבור כל נקודה בודקים האם היא נפגשת עם שטח הפנים של אטומים שכנים, ומגדירים בהתאם האם היא נגישה או לא. לחישוב שטח הפנים מוכפל מספר הנקודות הנגישות בשטח הפנים שאותו הן מייצגות. בחירת רדיוס מולקולת הממס לצורך החישוב משפיע על שטח הפנים, כאשר בחירה ברדיוס קטן יותר עשויה להביא לפחות התנגשויות עם מולקולות שכנות ולשטח פנים גדול יותר. ערך נפוץ לחישוב כזה הוא 1.4Å כאומדן לרדיוס מולקולת מים. החישוב מושפע גם מבחירת רדיוס ואן דר ואלס של כל אטום. במקרים רבים נעשה החישוב על מודל ללא אטומי מימן ואז מוסף לרדיוס ואן דר ואלס של האטומים הכבדים גם רדיוס אטום המימן (group radii). החישוב נקבע גם ממספר הנקודות המגדירות את שטח הפנים, כאשר שימוש במספר נקודות רב יותר לדגימה יביא לפתרון מדויק יותר, אך יקר יותר לחישוב.

שיטה נוספת לחישוב שטח הפנים הנגיש, העושה שימוש בקירוב ליניארי של בעיה דו-גופית, היא LCPO ‏(linear combinations of pairwise overlaps).^[3]

הערות שוליים

1. Lee, B; Richards, FM. (1971). "The interpretation of protein structures: estimation of static accessibility". J Mol Biol. 55 (3): 379–400. doi:10.1016/0022-2836(71)90324-X. PMID 5551392.
2. Shrake, A; Rupley, JA. (1973). "Environment and exposure to solvent of protein atoms. Lysozyme and insulin". J Mol Biol. 79 (2): 351–71. doi:10.1016/0022-2836(73)90011-9.
3. Weiser J, Shenkin PS, Still WC (1999). "Approximate atomic surfaces from linear combinations of pairwise overlaps (LCPO)". Journal of Computational Chemistry. 20 (2): 217–230. doi:10.1002/(SICI)1096-987X(19990130)20:2<217::AID-JCC4>3.0.CO;2-A.{{cite journal}}: תחזוקה - ציטוט: multiple names: authors list (link)