Departamento de Computación

El estudio de la estructura y dinámica molecular es fundamental dentro del campo de las ciencias químico-biológicas. En este sentido, visualizar y analizar información a nivel atómico de sistemas biológicos es de esencial importancia. Actualmente, una de las formas más empleadas para el análisis de la estructura y dinámica de las moléculas biológicas involucra la creación de modelos visuales representativos. La representación de dichos modelos se realiza por medio de diversos algoritmos y metodologías enmarcadas dentro del campo de la Biología Computacional, los cuales permiten realizar estudios a profundidad de las principales características estructurales de interés. Dentro del área de la Biología Molecular, los sistemas de visualización molecular constituyen una poderosa herramienta de análisis, sin embargo, la implementaci ón de dichas metodologías requiere un amplio conocimiento computacional. El presente proyecto consistió en desarrollar una herramienta que permite simplificar y potenciar el proceso de visualización molecular tridimensional. Se extendieron las capacidades del programa web de visualización molecular HTMoL, generando un sistema interno de análisis y visualización ad hoc basado en un lenguaje de comandos y en un esquema de selección para su uso en el estudio de complejos biomoleculares. Además se optimizó el proceso de renderizado realizando todas las funciones necesarias directamente con WebGL; Se disenó un API para su fácil integración en páginas web y se trabajó en paralelo con tres tesistas de licenciatura aportando la lectura de archivos estándar con información de dinámica molecular, la integración de una interfaz gráfica eficiente, amigable e intuitiva al usuario, y la implementación de representaciones moleculares avanzadas, en particular, Trace, Ribbon y Spline. HTMoL v3 es la primer aplicación web para la visualización remota de estructuras y dinámicas moleculares de sistemas biológicos. La herramienta es de código abierto y está disponible de forma gratuita en http://htmol.tripplab.com.

Abstract

The study of the structure and molecular dynamics is essential in the field of chemical and biological sciences. Here, displaying and analyzing information at the atomic level of biological systems is of essential importance. Currently, one of the most used forms for analyzing the structure and dynamics of biological molecules involves the creation of representative visual models. The representation of these models is performed by various algorithms and methodologies framed within the field of Computational Biology, with allow in depth studies of the major structural features of interest. Within the area of Molecular Biology, molecular visualization systems are a powerful tool of analysis, however, the implementation of these methods requires extensive computer knowledge. The present project consisted of developing a tool that simplifies and enhances the process of three-dimensional molecular visualization. The capabilities of the HTMoL molecular visualization web program were extended, generating an internal ad hoc analysis and visualization system based on a command language and a selection scheme for use in the study of bio-molecular complexes. In addition, the rendering process was optimized by performing all necessary functions directly with WebGL; An API was designed for easy integration into web pages and worked in parallel with three undergraduate theses providing standard file reading with molecular dynamics information, integration of an efficient, user-friendly and intuitive graphical user interface, and implementation Of advanced molecular representations, in particular, Trace, Ribbon and Spline. HTMoL v3 is the first web application for the remote visualization of structures and molecular dynamics of biological systems. The tool is open source and available for free at http://htmol.tripplab.com.