19. 종합 실습 — Step 1 블록을 처음부터 다시 그린다 · Dr. Son's mRNA Vaccine Design, First Steps I

마지막 실습입니다. Step 1 을 처음부터 끝까지 한 번에 돕니다. 값은 전부 논문에서 온 것이고, 우리가 하는 일은 모으고 검산하는 것뿐입니다.

산출물은 기록표 한 장입니다. 이 표가 있으면 여섯 달 뒤에도, 다른 사람도, 같은 자리에서 다시 시작할 수 있습니다.

칸을 하나씩 채워 보세요. 다 채우면 검산이 돌고, 빠뜨린 칸이 있으면 어느 걸음이 막히는지 알려 줍니다.

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먼저 표를 세웁니다. 검산은 그다음입니다.

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# 실습 1 - Step 1 기록표를 만든다.
record = {
    "표적 이름":     "SARS-CoV-2 spike (surface glycoprotein)",
    "단백질 주소":   "P0DTC2",
    "단백질 주소 2": "YP_009724390.1",
    "유전자 주소":   "43740568",
    "염기 주소":     "NC_045512.2",
    "좌표(1-기반)":  "21563-25384",
    "구조 주소":     "6VXX",
    "구조 사슬":     "A, B, C",
    "길이":         "1273 aa",
}

print("=" * 54)
print("Step 1 기록표")
print("=" * 54)
for k, v in record.items():
    print("  %-14s %s" % (k, v))
print("=" * 54)
print()
print("칸이", len(record), "개다. 하나라도 비면 뒤 걸음 가운데 하나가 막힌다.")

일곱 검산입니다. 다 통과해야 다음 걸음으로 넘깁니다.

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# 실습 2 - 표가 스스로 맞는지 검산한다. 세 가지가 서로를 확인해 준다.
aa = 1273
start, end = 21563, 25384

nt_span   = end - start + 1
codons    = nt_span // 3
aa_calc   = codons - 1
opt_nt    = 3819              # Step 4 의 최적화 전체 CDS

checks = [
    ("좌표 길이가 3 의 배수인가",  nt_span % 3 == 0,        "%d %% 3 = %d" % (nt_span, nt_span % 3)),
    ("좌표에서 나온 aa 가 1273 인가", aa_calc == aa,        "%d vs %d" % (aa_calc, aa)),
    ("1273 x 3 이 3819 인가",     aa * 3 == opt_nt,        "%d vs %d" % (aa * 3, opt_nt)),
    ("3822 - 3819 가 3 인가",     nt_span - opt_nt == 3,   "%d" % (nt_span - opt_nt)),
    ("단백질 주소에 판 번호가 있나", "." in "YP_009724390.1", "YP_009724390.1"),
    ("염기 주소에 판 번호가 있나",   "." in "NC_045512.2",    "NC_045512.2"),
    ("구조 사슬을 전부 적었나",     len(["A", "B", "C"]) == 3, "A B C"),
]

ok = 0
print("%-30s %6s  %s" % ("검산", "결과", "근거"))
for q, passed, why in checks:
    print("%-30s %6s  %s" % (q, "통과" if passed else "실패", why))
    ok += 1 if passed else 0
print()
print("통과 %d / %d" % (ok, len(checks)))
print()
print("일곱 검산이 다 통과하면 Step 2 로 넘긴다.")
print("하나라도 실패하면 그 자리에서 멈춘다 - 다음 걸음은 실패를 알려 주지 않는다.")

네 문에서 받은 것이 검산 한 칸으로 모입니다. 그 칸이 Step 1 의 전부입니다.

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# 실습 3 - Step 1 블록을 그림으로 다시 그린다.
import matplotlib.pyplot as plt

NL = chr(10)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(9.5, 3.6))
ax.set_xlim(0, 10); ax.set_ylim(0, 4); ax.axis("off")

boxes = [
    (0.3, 2.2, "target" + NL + "question",      "#e2e8f0"),
    (2.2, 2.2, "UniProt" + NL + "P0DTC2",       "#bfdbfe"),
    (4.1, 2.2, "NCBI" + NL + "YP_009724390.1",  "#bfdbfe"),
    (6.0, 2.2, "GenBank" + NL + "NC_045512.2",  "#bbf7d0"),
    (7.9, 2.2, "PDB" + NL + "6VXX A/B/C",       "#fde68a"),
    (4.1, 0.4, "checks" + NL + "1273 / 3822 / .1", "#fecaca"),
]
for x, y, t, c in boxes:
    ax.add_patch(plt.Rectangle((x, y), 1.7, 1.2, fc=c, ec="#334155", lw=1.2))
    ax.text(x + 0.85, y + 0.6, t, ha="center", va="center", fontsize=8.5)

for x in (2.0, 3.9, 5.8, 7.7):
    ax.annotate("", xy=(x + 0.2, 2.8), xytext=(x, 2.8),
                arrowprops=dict(arrowstyle="->", color="#334155"))
ax.annotate("", xy=(4.95, 1.6), xytext=(4.95, 2.2),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->", color="#ef4444"))
ax.annotate("", xy=(9.8, 2.8), xytext=(9.6, 2.8),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->", color="#334155"))
ax.text(9.85, 2.8, "Step 2", fontsize=9, va="center")
ax.set_title("Step 1 block - target assignment and sequence retrieval")
plt.tight_layout(); plt.show()

print("네 개의 문에서 받은 것이 아래의 검산으로 모인다.")
print("검산을 통과한 것만 오른쪽 화살표를 타고 Step 2 로 간다.")

빈칸이 있는 표를 보면 어느 걸음이 막힐지 미리 보입니다.

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# 실습 4 - 표적을 바꿔서 같은 절차를 돌려 본다.
# 아래 두 번째 표적의 값은 '내가 채워야 하는 빈칸' 을 보이기 위한 모형이다.
# 논문에 없는 값이므로 인용하면 안 된다.

def step1_report(name, aa, start, end, prot_acc, nuc_acc, pdb):
    span = (end - start + 1) if (start and end) else None
    lines = []
    lines.append("표적      " + name)
    lines.append("길이      " + (str(aa) + " aa" if aa else "(모름)"))
    if span:
        lines.append("좌표 길이 " + str(span) + " nt · 프레임 " +
                     ("맞음" if span % 3 == 0 else "깨짐"))
        lines.append("좌표에서 나온 aa " + str(span // 3 - 1) +
                     (" (일치)" if aa and span // 3 - 1 == aa else " (불일치)"))
    else:
        lines.append("좌표 길이 (모름) - Step 5 가상 클로닝을 할 수 없다")
    lines.append("단백질 주소 " + (prot_acc or "(없음)") +
                 ("" if prot_acc and "." in prot_acc else "  <- 판 번호 없음"))
    lines.append("염기 주소   " + (nuc_acc or "(없음)"))
    lines.append("구조        " + (pdb or "(없음) - 입체 에피토프를 포기해야 한다"))
    return lines

print("### 논문의 표적 ###")
for ln in step1_report("SARS-CoV-2 spike", 1273, 21563, 25384,
                       "YP_009724390.1", "NC_045512.2", "6VXX"):
    print("  " + ln)
print()
print("### 내가 고른 표적 (모형 - 빈칸이 있는 경우) ###")
for ln in step1_report("내 표적", 512, None, None, "XP_000000000", None, None):
    print("  " + ln)
print()
print("빈칸이 셋이면 막히는 걸음도 셋이다.")
print("Step 1 의 일은 '서열을 받는 것' 이 아니라 '빈칸을 없애는 것' 이다.")

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Step 1 기록표에서 좌표 칸이 비면 막히는 걸음은?

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1273 · 3822 · 3819 세 숫자를 표에 함께 적어 두는 까닭은?

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기록표에 빈칸이 있을 때 옳은 태도는?