Учебная страница курса биоинформатики,
год поступления 2012

Семестры Студенты Преподаватели

• 2024
• 2023
• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017

• ...

Гомологичное моделирование комплекса белка с лигандом

• Отчёт по заданию должен появиться на сайте к следующему занятию.
• Отчёт должен содержать все файлы необходимы для моделирования и описание их получения.
• Необходимо представить в отчёте результаты моделирования и результаты проверки качества структур.
• Необходимо представить обсуждение результата.

Традиционные ссылки на полезные ресурсы:

• Уроки по работе с Modeller находятся здесь.

• Напоминание о Python от Александра Гришина.

• Подсказки.

Пример для выполнения работы с помощью модулей к Python

* http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/oddt.html

Вся работа по расчётам будет проходить на kodomo через терминал putty.
Цель данного занятия ознакомится с возможностями гомологичного моделирования комплекса белка с лигандом. В этом занятии мы будем пользоваться пакетом Modeller. Это программное обеспечение распространяется бесплатно для академических пользователей.

Вы будете работать с любым белком лизоцимом из списка. Используя известную структуру лизоцима форели как образец, Вам необходимо построить модель комплекса Вашего белка с лигандом.

Программе MODELLER для моделирования структуры белков, в качестве входных данных нужны: управляющий скрипт, файл pdb со структурой-образцом, файл выравнивания с дополнительной информацией.

1. Постройте выравнивание последовательности из структуры ID: 1lmp и предложенного Вам белка. Рекомендуемые ресурсы и программы: Clustal и GeneDoc Полученное выравнивание сохраните в формате PIR.

2. Модификация файла выравнивания:
   

Переименуйте последовательность в файле выравнивания как в примере:

После имени последовательности моделируемого белка добавьте строчку:

   1 sequence:ХХХХХ::::::: 0.00: 0.00

эта строчка описывает входные параметры последовательности для modeller. После имени последовательности белка-образца добавьте:

   1 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

   1 /.

Символ "/" означает конец цепи белка. Точка указывает на то, что имеется один лиганд (если бы было два лиганда стояли бы две точки).

3. Модификация файла со структурой: удалите всю воду из структуры (в текстовом редакторе) всем атомам лиганда присвойте один и тот же номер "остатка" (MODELLER считает, что один лиганд = один остаток) и модифицируйте 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 измените номера остатков на 130.

Пример:

сохраните в файле 1lmp_now.ent

4. Создание управляющего скрипта my_seq.py (my_seq - имя Вашей последовательности, например, lysc_chram)

Вам представляется следующая заготовка:

   1 from modeller.automodel import *
   2 class mymodel(automodel):
   3     def special_restraints(self, aln):
   4         rsr = self.restraints
   5         for ids in (('OD1:98:A', 'O6A:131:A'),
   6                     ('N:65:A', 'O7B:132:A'),
   7                     ('OD2:73:A', 'O1C:133:A')):
   8                     atoms = [self.atoms[i] for i in ids]
   9                     rsr.add(forms.upper_bound(group=physical.upper_distance,
  10                       feature=features.distance(*atoms), mean=3.5, stdev=0.1)) 
  11 env = environ()
  12 env.io.hetatm = True
  13 a = mymodel(env, alnfile='test1.ali', knowns=('1lmp'), sequence='seq')
  14 a.starting_model = 1
  15 a.ending_model = 5
  16 a.make()

В скрипте 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
• Надо понимать, что пример не будет работать, можно посмотреть: влияние ":A" при указании контакта, влияние "/" в выравнивании. За указание их свойств буду ставить бонусы.

Если в моделируемом белке число остатков не совпадает с числом остатков в белке-образце, то номера "остатков" лиганда изменятся.

ВНИМАНИЕ. В скриптовом языке (на основе python ) важно с какого столбца начинается информация. Соблюдайте предложенный в заготовке синтаксис.

5. Запустите исполнение скрипта командой

   1  mod9v7 myscript & 

6. Просмотрите полученные вами модели, визуальные различия занесите в отчёт.

7. Проверьте качество моделей и выберите лучшую. Инструменты для оценки качества структуры можно найти в веб интерфейсе WHATIF (google://whatif). Достаточно 2-3 инструментов. Выберете лучшую модель.