同源建模方法整理

Posted 2020-11-27 xiaojikuaipao

 

同源建模方法整理

Becky

 

12 人赞同了该文章

之前一直是使用Swiss model（http://swissmodel.expasy.org/interactive）做同源建模，这个服务器很简单，只要输入自己目的蛋白的序列即可，或者你自己提供模板，再输入蛋白序列，界面友好，但是它有几点不足之处，比如当你用蛋白A来模建蛋白B的时候，A序列比B序列短，那么构建出来的B就会缺少氨基酸，也就是说它不能自动补充那几个少的氨基酸，同源建模的理论前提是模板和目的蛋白的序列相似度要高于30%，对于没有高度相似模板的蛋白也是无法用这个服务器的。最近我需要构建一个蛋白，而这个蛋白没有序列相似的模板，那么这种情况就需要从头建模的方法，我使用的是I-TASSER (http://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/)。它的好处是你可以自己设置二硫键连接方式，二级结构，模板，从头建模，意味着从头到尾，每个氨基酸都不缺少，但是它构建的时间较长，往往需要半天到一天出结构，且不能一个账号同时提交多个任务，只能等一个任务结束后再提交下一个。

该文是为那些未做过同源建模的同学提供，对于已非常熟悉该方法的，就不需要花时间看这篇文章了。当你拿到一个多肽或蛋白序列A，要构建它的结构，可依照下面的步骤：

1. 搜索是否有同源蛋白的结构解析

用Blastp (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastp&PAGE_TYPE=BlastSearch&LINK_LOC=blasthome)，搜索protein data bank数据库（一个收集了所有结构解析了的多肽及蛋白的数据库）里是否有A的同源序列

2 建模

2.1 有同源序列且序列相似度高于30%，且同源序列的长度比A长

那么就选择Swiss model (http://swissmodel.expasy.org/interactive)进行同源模建

 

 

2.2 无同源序列，或者同源序列比A短很多

只能选择从头模建的方法，这里推荐I-TASSER (http://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/)，因为我只用过这个服务器，界面也很友好，需要简单注册一个账号

(1) 在OptionI中可设置二硫键的连接方式(点击Explanation里面有详细的设置氨基酸连接的书写方式)：

 

(2) 在OptionIII中可设置二级结构，哪些氨基酸是α-helix，哪些是β-sheet等(点击Explanation里面有详细的书写方式)

 

 

当然还有其它选项，如可自行添加template等，按照个人需要去设置

3 结构优化

3.1 调节二硫键

有的二硫键距离靠近但未连接上，可用spdbv软件将二硫键连接上，方法如下：

(1) 打开spdbv软件，将待分析结构拖入软件中

(2) 如图要连接这两个半胱氨酸，将两者侧链展示出来，如图：

 

 

 

(3) 旋转二硫键

A. 先点击一下如下红色圈圈中的图标，再点击要旋转的半胱氨酸的侧链原子（黄色圈圈中）

 

 

B. 然后会出现如下这样的黑色箭头(红色框框出)，按这些箭头即可调节侧链的位置，使两者侧链靠近

 

 

C. 能量最小化

选中所有的氨基酸（左键在control panel框里全选所有的氨基酸，如氨基酸被选中，在control panel框中会变为红色）

选中后，选择最上面一排工具栏中的Tools—energy minimazition即完成能量最小化

 

 

保存结构

File—Save—Current layer

3.2 能量最小化

方法较多，可使用gromacs这类动力学软件进行能量最小化，也可简单使用spdbv软件进行能量最小化。

其它结构的优化按照个人需求。

4 展示结构

我常用的展示蛋白结构的软件是pymol和molmol，pymol界面友好，更容易操作，molmol需要差一些命令，但其做出的图也很好看，各有优缺点，我是两者互补着用。它们常用的功能如下：

4.1 pymol

原子叠加（用于结构拼接时候）；

设定二级结构原件（可自行定义某段氨基酸的二级结构）；

连接化学键，如生成缺失的酰胺键；

原子间距离的计算和展示；

4.2 Molmol

展示二硫键；

自动连接缺失的酰胺键；

 

编辑于 2018-09-30