The Protein Data Bank (PDB; http://www.rcsb.org/pdb/ ) is the single worldwide archive of structural data of biological macromolecules. This paper describes the goals of the PDB, the systems in place for data deposition and access, how to obtain further information, and near-term plans for the future development of the resource.

The Protein Data Bank [PDB; Berman, Westbrook et al. (2000), Nucleic Acids Res. 28 , 235–242; http://www.pdb.org/] is the single worldwide archive of primary structural data of biological macromolecules. Many secondary sources of information are derived from PDB data. It is the starting point for studies in structural bioinformatics. This article describes the goals of the PDB, the systems in place for data deposition and access, how to obtain further information and plans for the future development of the resource. The reader should come away with an understanding of the scope of the PDB and what is provided by the resource.

The worldwide Protein Data Bank (wwPDB) is the international collaboration that manages the deposition, processing and distribution of the PDB archive. The online PDB archive is a repository for the coordinates and related information for more than 38 000 structures, including proteins, nucleic acids and large macromolecular complexes that have been determined using X-ray crystallography, NMR and electron microscopy techniques. The founding members of the wwPDB are RCSB PDB (USA), MSD-EBI (Europe) and PDBj (Japan) [H.M. Berman, K. Henrick and H. Nakamura (2003) Nature Struct. Biol., 10, 980]. The BMRB group (USA) joined the wwPDB in 2006. The mission of the wwPDB is to maintain a single archive of macromolecular structural data that are freely and publicly available to the global community. Additionally, the wwPDB provides a variety of services to a broad community of users. The wwPDB website at Author Webpage provides information about services provided by the individual member organizations and about projects undertaken by the wwPDB.

The Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank (RCSB PDB, rcsb.org), the US data center for the global PDB archive, serves thousands of Data Depositors in the Americas and Oceania and makes 3D macromolecular structure data available at no charge and without usage restrictions to more than 1 million rcsb.org Users worldwide and 600 000 pdb101.rcsb.org education-focused Users around the globe. PDB Data Depositors include structural biologists using macromolecular crystallography, nuclear magnetic resonance spectroscopy and 3D electron microscopy. PDB Data Consumers include researchers, educators and students studying Fundamental Biology, Biomedicine, Biotechnology and Energy. Recent reorganization of RCSB PDB activities into four integrated, interdependent services is described in detail, together with tools and resources added over the past 2 years to RCSB PDB web portals in support of a ‘Structural View of Biology.’

The structure of a protein triple helix has been determined at 1.9 angstrom resolution by x-ray crystallographic studies of a collagen-like peptide containing a single substitution of the consensus sequence. This peptide adopts a triple-helical structure that confirms the basic features determined from fiber diffraction studies on collagen: supercoiling of polyproline II helices and interchain hydrogen bonding that follows the model II of Rich and Crick. In addition, the structure provides new information concerning the nature of this protein fold. Each triple helix is surrounded by a cylinder of hydration, with an extensive hydrogen bonding network between water molecules and peptide acceptor groups. Hydroxyproline residues have a critical role in this water network. The interaxial spacing of triple helices in the crystal is similar to that in collagen fibrils, and the water networks linking adjacent triple helices in the crystal structure are likely to be present in connective tissues. The breaking of the repeating (X-Y-Gly) n pattern by a Gly→Ala substitution results in a subtle alteration of the conformation, with a local untwisting of the triple helix. At the substitution site, direct interchain hydrogen bonds are replaced with interstitial water bridges between the peptide groups. Similar conformational changes may occur in Gly→X mutated collagens responsible for the diseases osteogenesis imperfecta, chondrodysplasias, and Ehlers-Danlos syndrome IV.

The Protein Data Bank (PDB) is the single global archive of experimentally determined three-dimensional (3D) structure data of biological macromolecules. Since 2003, the PDB has been managed by the Worldwide Protein Data Bank (wwPDB; wwpdb.org), an international consortium that collaboratively oversees deposition, validation, biocuration, and open access dissemination of 3D macromolecular structure data. The PDB Core Archive houses 3D atomic coordinates of more than 144 000 structural models of proteins, DNA/RNA, and their complexes with metals and small molecules and related experimental data and metadata. Structure and experimental data/metadata are also stored in the PDB Core Archive using the readily extensible wwPDB PDBx/mmCIF master data format, which will continue to evolve as data/metadata from new experimental techniques and structure determination methods are incorporated by the wwPDB. Impacts of the recently developed universal wwPDB OneDep deposition/validation/biocuration system and various methods-specific wwPDB Validation Task Forces on improving the quality of structures and data housed in the PDB Core Archive are described together with current challenges and future plans.

The Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank (RCSB PDB, http://rcsb.org), the US data center for the global PDB archive, makes PDB data freely available to all users, from structural biologists to computational biologists and beyond. New tools and resources have been added to the RCSB PDB web portal in support of a 'Structural View of Biology.' Recent developments have improved the User experience, including the high-speed NGL Viewer that provides 3D molecular visualization in any web browser, improved support for data file download and enhanced organization of website pages for query, reporting and individual structure exploration. Structure validation information is now visible for all archival entries. PDB data have been integrated with external biological resources, including chromosomal position within the human genome; protein modifications; and metabolic pathways. PDB-101 educational materials have been reorganized into a searchable website and expanded to include new features such as the Geis Digital Archive.

The RCSB Protein Data Bank (RCSB PDB) web site ( http://www.pdb.org ) has been redesigned to increase usability and to cater to a larger and more diverse user base. This article describes key enhancements and new features that fall into the following categories: (i) query and analysis tools for chemical structure searching, query refinement, tabulation and export of query results; (ii) web site customization and new structure alerts; (iii) pair-wise and representative protein structure alignments; (iv) visualization of large assemblies; (v) integration of structural data with the open access literature and binding affinity data; and (vi) web services and web widgets to facilitate integration of PDB data and tools with other resources. These improvements enable a range of new possibilities to analyze and understand structure data. The next generation of the RCSB PDB web site, as described here, provides a rich resource for research and education.

Abstract

 Background: The collagen triple helix is a unique protein motif defined by the supercoiling of three polypeptide chains in a polyproline II conformation. It is a major domain of all collagen proteins and is also reported to exist in proteins with host defense function and in several membrane proteins. The triple-helical domain has distinctive properties. Collagen requires a high proportion of the post-translationally modified imino acid 4-hydroxyproline and water to stabilize its conformation and assembly. The crystal structure of a collagen-like peptide determined to 1.85 å showed that these two features may be related. Results A detailed analysis of the hydration structure of the collagen-like peptide is presented. The water molecules around the carbonyl and hydroxyprolyl groups show distinctive geometries. There are repetitive patterns of water bridges that link oxygen atoms within a single peptide chain, between different chains and between different triple helices. Overall, the water molecules are organized in a semi-clathrate-like structure that surrounds and interconnects triple helices in the crystal lattice. Hydroxyprolyl groups play a crucial role in the assembly. Conclusion The roles of hydroxyproline and hydration are strongly interrelated in the structure of the collagen triple helix. The specific, repetitive water bridges observed in this structure buttress the triple-helical conformation. The extensively ordered hydration structure offers a good model for the interpretation of the experimental results on collagen stability and assembly.