Цель данного занятия ознакомится с возможностями гомологичного моделирования комплекса белка с лигандом. В этом занятии будем использоваться пакет программ Modeller.
Используя известную структуру лизоцима форели (1LMP ) как образец, надо построить модель комплекса лизоцима гориллы (LYSC_GORGO) с лигандом.
1. Построим выранвивание последовательностей лизоцима форели и лизоцима гориллы с помощью программы ClustalW .
2. Модифицируем файл выравнивания.
После имени последовательности моделируемого белка добавьте строчку:
sequence:ХХХХХ::::::: 0.00: 0.00
эта строчка описывает входные параметры последовательности для modeller.
После имени последовательности белка-образца добавьте:structureX:1lmp_now.ent:1 :A: 132 :A:undefined:undefined:-1.00:-1.00
эта строчка описывает, какой файл содержит структуру белка с этой последовательностью, номера первой и последней аминокислот в структуре, идентификатор цепи и т.д. В конце каждой последовательности добавьте символы " /. ". Символ "/" означает конец цепи белка. Точка указывает на то, что имеется один лиганд (если бы было два лиганда стояли бы две точки).
Выравнивание после проделанных операций al_mod.txt .
3. Удаляем всю воду из файла со структурой. Всем атомам лиганда присвоим один и тот же номер "остатка" (MODELLER считает, что один лиганд = один остаток) и модифицируем имена атомов каждого остатка, добавив в конец буквы A, B, C. Смысл операции в том, что атомы остатка 130 имели индекс А, атомы остатка 131 имели индекс В и т.д. . После модификации имен атомов изменим номера остатков на 130. Получем модифицированный файл со структурой 1LMP.
4. Создаем скрипт, в котором указано:
- что нужно использовать стандартные валентные углы в полипептидной цепи (строчка 4)
- что дополнительно нужно сохранять взаимное расположение определенных пар атомов (3.5 ангстрема); В данном случае трех атомов белка, образующих водородные связи с тремя атомами лиганда - строчки 5-7 с ID пар атомов; параметры взаимного расположения атомов пары описаны в строчке 9-10. 3 точки могут однозначно расположить сложную структуру в пространстве, поэтому мы выбираем водородные связи как источник данных точек.
- что ковалентные связи в гетероатомах нужно вычислять по расстояниям между атомами (так же, как это делает Rasmol) (строчка 12)
- что имя файла с выравниванием и имена последовательностей образца и моделируемого белка, строчка 13 (а имя файла со структурой содержится в выравнивании)
- что число и номера моделей, которые нужно построить (в данном примере 5 моделей) (строки 14-15)
- что пора строить модель (строчка 16)
Полученный скрипт .
5. Было получено пять вариантов моделей.
Модель 1
Модель 2
Модель 3
Модель 4
Модель 5
Все структуры похожи друг на друга и сходи со стурктурой-образцом. Однако у них есть неструктурированный конец. Дело в том, что длина последовательности образца короче, чем изучаемого белка, поэтому этот участок не по чему было структурировать.
6. Необходиом выбрать лучшую модель. Для этого надо проверить качество каждой из пяти модель. Это возможно сделать с помощью WHATIF . Я выбрала два параметра для оценки качества утруктуры:
Fine Packing Quality Control
Anomalous bond lengths
Модель 1 Модель 2 Модель 3 Модель 4 Модель 5 Fine Packing Quality Control Z-score -2.76 -2.67 -2.92 -2.73 -2.57 Anomalous bond length 1.055 1.050 1.054 1.068 1.060
По Fine Packing Quality Control Z-score лучшей моделью получается Модель 4, а по Anomalous bond length - Модель 2.