Гомологичное моделирование комплекса белка с лигандом

Задание

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. Будем работать с белком лизоцимом из указанного организма! Используя известную структуру лизоцима форели как образец, необходимо построить модель комплекса белка с лигандом. Итак, программе MODELLER для моделирования структуры белков, в качестве входных данных нужны: управляющий скрипт, файл pdb со структурой-образцом, файл выравнивания с дополнительной информацией.

  1. Первый шаг - это построение выравнивания последовательности из структуры ID: 1lmp и выбранного мною белка (LYS_BPPS1). Выравнивание было строили в программе ClustalW и сохранили в формате PIR.

  2. Далее, поменяем полученный файл выравнивания в соответствии с тем, как описано в задании. Получился такой файл.

  3. Потом, после соответствующих манипуляций был получен следующий файл.

  4. Далее, нужно дописать скрипт по данной заготовке. Необходимо отредактировать строчки, в которых указаны какие водородные связи белка с лигандом должны быть в будущей модели. Для этого нужно знать, какие водородные связи присутствуют в образце! Привожу картинку, на которой изображены водородные связи между белком и молекулой лиганда в структуре 1lmp:

    Плюс еще было учтено выравнивание - поскольку длина белков не совпадает, то номер лиганда будет совсем другой. В итоге был получен скрипт.

  5. Запускаем скрипт: 

    mod9v7 lys_bpps1.py &

  6. Привожу наложение получившихся пяти моделей. Видно, что они очень похожи! Правда, по непонятным мне причинам, у всех моделей есть большой неструктурированный участок на N-конце, а также большие петли. В структуре из PDB такого не было. На самом деле, я замечал, что если приходится иногда моделировать структуру по последовательности с помощью таких серверов, как LOMETS или I-TASSER, то на выходе можно получить неструктурированные части, причем иногда довольно протяженные.

  7. Проверим качество моделей и выберем лучшую. Инструменты для оценки качества структуры можно найти в веб интерфейсе WHATIF! 

    Первая модель.
  Omega average and std. deviation= 180.630 4.848 (должно быть среднее в районе +178)
  RMS Z-score for bond lengths: 1.007 (должно быть близко к 1)
  RMS Z-score for bond angles: 1.350 (должно быть близко к 1)
  Ramachandran Z-score : -1.372 (если положительное, то лучше среднего)

Вторая модель.
  Omega average and std. deviation= 180.970 5.301 
  RMS Z-score for bond lengths: 1.004 
  RMS Z-score for bond angles: 1.323
  Ramachandran Z-score : -1.490 

Третья модель.
  Omega average and std. deviation= 180.740 5.504 
  RMS Z-score for bond lengths: 1.029 
  RMS Z-score for bond angles: 1.410
  Ramachandran Z-score : -1.667

Четвертая модель.
  Omega average and std. deviation= 181.230 5.628 
  RMS Z-score for bond lengths: 1.004 
  RMS Z-score for bond angles:  1.393
  Ramachandran Z-score : -1.431

Пятая модель.
  Omega average and std. deviation= 180.300 5.046 
  RMS Z-score for bond lengths: 1.000 
  RMS Z-score for bond angles: 1.336
  Ramachandran Z-score : -1.522

Сравнение моделей (лучшие для соответствующих параметров).
  Omega average and std. deviation - четвертая 
  RMS Z-score for bond lengths - пятая 
  RMS Z-score for bond angles - вторая
  Ramachandran Z-score : - первая
    Однозначно лучшей модели нет. Но самая выделяющаяся, на мой взгляд, это четвертая. Все файлы лежат здесь