3D visualisation of proteins

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- Testo in italiano a fondo pagina -

Master’s degree thesis
ISIA (Higher Institute for Artistic Industries) Urbino

supervisors:
Luciano Perondi (ISIA Urbino)
Monica Zoppè (CNR Pisa)

Abstract
Graphic design cannot survive on its own: it has to be tied to other subjects or fields to express itself.
To create an optimal visual code in grade to allow us to show data, we need to study the hierarchy of visual elements, the properties of an image, the perception of the human eye and the visual system. An aware use of the tools at disposal of the graphic designer allows him to convey the message in a clear and accessible way.

In this thesis, the purpose of graphic design is to show biological data, the starting point being the molecular structure of proteins and their amino acid composition. The visual code developed for this aim suggests a new way to show amino acids through their hydropathic values. Crossing two different kinds of data, normally analysed distinctly, we can analyse a protein from different points of view: as a sum of its elements and as a whole object with its own properties.

The visual code has been implemented as a script for VMD, a molecular visualization program that displays, animates and analyses large bio molecular systems using 3-D graphics and built-in scripting. This open-source software is developed and distributed by the Theoretical and Computational Biophysics Group of the University of Illinois and Beckman Institute.

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Tesi di diploma accademico di II livello
ISIA Urbino

Relatore interno Luciano Perondi (ISIA Urbino)
Relatrice esterna Monica Zoppè (CNR Pisa)

Abstract (scarica in versione pdf)
La comunicazione visiva è una disciplina applicata: i suoi strumenti e le sue conoscenze devono entrare in contatto con argomenti provenienti da campi differenti per essere messi in pratica.
Lo studio dell’organizzazione visiva dei dati, delle proprietà che caratterizzano le immagini e delle capacità percettive del sistema visivo umano, pongono le basi per lo sviluppo di codici visivi capaci di trasmettere in maniera non ambigua e facilemente leggibile le informazioni.

In questa tesi le conoscenze di comunicazione visiva sono state utilizzate per rappresentare nozioni appartenenti alla biologia molecolare. In particolare è stata presa in esame la struttura delle proteine ed è stato sviluppato un codice visivo capace di rappresentarla attraverso i valori di indice idropatico degli amminoacidi. Unendo due tipi di dati generalmente analizzati in maniera distinta si è creata una rappresentazione leggibile su più livelli: da quello complessivo della molecola proteica a quello delle sue subunità strutturali.

Il codice visivo proposto è stato applicato a due diverse tipologie di rappresentazione del programma VMD (Visual Molecular Dynamics): la visualizzazione della catena principale New Ribbons e quella della superficie Surf.

VMD (Visual Molecular Dynamics) è un programma di visualizzazione biomolecolare sviluppato dal gruppo di Biofisica teorica e computazionale dell’Università dell’Illinois e del Beckman Institute, distribuito in licenza open source.

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