在前面“ChimeraX使用教程--单链蛋白的同源建模”的推文中,我们为大家分享了在ChimeraX中基于MODELLER进行单链蛋白同源模建的步骤,但是没有对如何复制模板中的配体分子、水分子等进行说明,本期内容对未尽之处进行补充说明,并且为大家介绍在ChimeraX中基于MODELLER进行蛋白复合体的同源模建方法。
建模时的高级设置
我们依然以构建鸟分枝杆菌(Mycobacteriumavium)的二氢叶酸还原酶(dihydrofolatereductase,UniProtid:O)的同源性模型为例,在进行构建模型的步骤中,除了基础设置外,还有高级设置“Advancedsettings”。
在序列搜寻的结果“BlastProteinResults”面板中,我们之前选择了6UWQ作为模板蛋白,可以看到该结构中包含了三个非水HETATM残基“NAP”、“QKJ”以及“EDO”,很多时候,我们希望目标蛋白结构中包含模板蛋白中的配体分子,这时建模时就需要高级设置了;
打开“ModellerComparative”面板后,在“Options”处切换至“Advanced”选项卡,可以看到有几个复选框可以勾选,其中“Includenon-waterHETATMresiduesfromtemplate”表示构建的模型会包含来自模板的非水HETATM残基(配体、离子、去污剂等),假如模板中有多个非水HETATM残基,而我们不是全部都需要,可以事先在模板蛋白中将不需要的非水HETATM残基删除;
此外,“Buildmodelswithhydrogens”可以选择是否在输出模型中包含氢原子;“Includewatermoleculesfromtemplate”可以选择是否包含模板中的水分子;“Usefast/approximatemode(producesonlyonemodel)”可以选择是否开启快速/近似模式,开启后计算速度会快约3倍,但这种模式不随机化起始结构(只生成单个模型),并且很少对目标函数进行优化;“Temporaryfolderlocation(optional)”可以选择临时文件夹的位置,如果不设置,将自动生成一个位置。
模型构建完成后,可以看到目标蛋白结构中包含了配体分子、水分子,并且添加了氢原子。
建模结果
建模完成后,会自动打开“ModellerResults”面板,记录了模型结果,其中GA为模型评分,来源于统计势,较高的值意味着更好的模型,0.7的模型通常表示可靠的模型;
zDOPE为归一化的离散优化蛋白质能量(DOPE),一种原子距离依赖性统计评分,较低的值表示更好的模型,而0的值通常表示一个可靠的模型。
此外,“ModellerResults”面板中鼠标右键可以找到“FetchAdditionalScores”选项,可以使用SaliLab模型评估服务器获取附加分数。需要注意的是,使用评估服务器同样需要Modeller的许可证密钥。
蛋白复合体的同源建模
在前面的推文“PyMOL教程
基于MODELLER进行蛋白质复合体的同源建模”中,我们为大家介绍了在PyMOL中基于MODELLER进行蛋白质复合体的同源建模的方法,而在ChimeraX中同样是可以基于MODELLER进行蛋白质复合体的同源建模,由于都是使用MODELLER,所以在基本的操作思路上是相同的。大致来说,就是在进行多聚体建模时,需要为每个独特的链分别建立一个单独的模型。例如,建模α2β2四聚体需要模板结构也是α2β2四聚体,其两个α亚基与含有目标α序列的模板蛋白进行序列比对,其两个β亚基与含有目标β序列的另一个模板蛋白进行序列比对。
相信大家通过“PyMOL教程
基于MODELLER进行蛋白质复合体的同源建模”以及“ChimeraX使用教程--单链蛋白的同源建模”两篇推文的学习,可以很容易就掌握蛋白复合体同源模建的方法,这里就不再赘述了。
修复缺失残基
我们从数据库中下载的蛋白晶体结构很多都会存在残基或loop缺失的情况,相信使用过Modeller的小伙伴都知道,Modeller可以修复这些缺失的残基,同样的在ChimeraX中,可以调用Modeller来进行缺失残基的修复。
熟悉了同源建模的步骤,修复缺失残基将变得非常容易。在菜单栏点击“Tools-StructurePrediction-ModelLoops”可打开ModelLoops面板,在该面板中选择完整的序列;
在ChimeraX中导入需要修复缺失残基的蛋白结构,设置中很多都与同源建模时的步骤一样,“Model”大多数情况都可选择“allmissingstructure”表示修复所有的缺失结构;也可选择“internalmissingstructure”只修复结构相对于相关序列的所有非末端缺失部分或者“activesequence-viewerregion”修复当前的活动序列。
下图为修复缺失残基的一个例子,左图虚线处为缺失残基部分,右图为修复后的结构。
参考资料:
1.