Учебный сайт Фоменко Елены

Главная Семестры Проекты Заметки

Цель задания - ознакомится с возможностями гомологичного моделирования комплекса белка с лигандом.

Будем работать с белком LYS_BPPA2 бактериофага PA-2, с помощью программы Modeller. В качестве входных данных нужны: управляющий скрипт, файл pdb со структурой-образцом, файл выравнивания с дополнительной информацией. В качестве образца используем известную структуру лизоцима форели.

Построим выравнивание последовательностей из структуры 1lmp и LYS_BPPA2 с помощью ClustalW в формате PIR и модифицируем, получаем файл al.pir.

Модифицируем файл со структурой: удаляем воду и модифицируем имена атомов каждого остатка лиганда, добавляя в конец буквы A, B, C, чтобы атомы остатка 130 имели индекс А, атомы остатка 131 имели индекс В и т.д. После модификации имен атомов изменяем номера всех этих остатков на 130.
Получаем файл 1lmp_now.ent.

Создаем управляющий скрипт lys_bppa2.py. Для этого нужно было оперелить, какие водородные связи между белком и лигандом обязательно должны быть в будущей модели. Определим их для образца в PyMol (Рис.1).


Рис.1 Водородные связи между остатками белка и лигандом в структуре 1LMP.

C помощью выравнивания определяем соответствующие атомы в LYS_BPPA2, номер для лиганда меняем на 166, т.к. в нашем белке 165 остатков. Также для лиганда изменяем идентификатор цепи на B, т.к. мы оборвали цепь знаком "/."
Запускаем исполнение скрипта командой mod9v7 lys_bppa2.py &. Получаем пять моделей:

B99990001.pdb
B99990002.pdb
B99990003.pdb
B99990004.pdb
B99990005.pdb

Модели получились очень похожими (Рис.2), сходство растет с приближением к зоне контакта с лигандом. У всех моделей есть неструктурированные участки (здесь сходство наименьшее), обусловленные промежутками в выравнивании, но пятая модель получилась наиболее неструктурированной, с отсутствием некоторых спиралей там, где они есть в других моделях. Зато в ней присутствует бета-лист, который в некоторых моделях отсутствует.


Рис.2 Структуры полученных моделей белка LYS_BPPA2.

Сравним качество моделей в WHATIF, "Protein model check". Ниже представлены некоторые результаты проверки по каждой модели.

B99990001.pdb: 

                                              Structure Z-scores, positive is better than average:
                                                Resolution read from PDB file  :  -1.000
                                                1st generation packing quality :  -3.699
                                                2nd generation packing quality :  -5.340 (bad)
                                                Ramachandran plot appearance   :  -1.937
                                                chi-1/chi-2 rotamer normality  :  -2.765
                                                Backbone conformation          :  -3.923 (poor)
                                                Inside/Outside distribution    :   1.288 (unusual)

B99990002.pdb: 

                                                Structure Z-scores, positive is better than average:
                                                  Resolution read from PDB file  :  -1.000
                                                  1st generation packing quality :  -3.545
                                                  2nd generation packing quality :  -5.201 (bad)
                                                  Ramachandran plot appearance   :  -1.759
                                                  chi-1/chi-2 rotamer normality  :  -3.448 (poor)
                                                  Backbone conformation          :  -3.089 (poor)
                                                  Inside/Outside distribution    :   1.253 (unusual)

B99990003.pdb: 

                                               Structure Z-scores, positive is better than average:
                                                 Resolution read from PDB file  :  -1.000
                                                 1st generation packing quality :  -3.033
                                                 2nd generation packing quality :  -4.503 (bad)
                                                 Ramachandran plot appearance   :  -1.766
                                                 chi-1/chi-2 rotamer normality  :  -3.393 (poor)
                                                 Backbone conformation          :  -3.856 (poor)
                                                 Inside/Outside distribution    :   1.278 (unusual)

B99990004.pdb: 

                                               Structure Z-scores, positive is better than average:
                                                 Resolution read from PDB file  :  -1.000
                                                 1st generation packing quality :  -3.407
                                                 2nd generation packing quality :  -5.165 (bad)
                                                 Ramachandran plot appearance   :  -1.862
                                                 chi-1/chi-2 rotamer normality  :  -2.823
                                                 Backbone conformation          :  -3.901 (poor)
                                                 Inside/Outside distribution    :   1.258 (unusual)

B99990005.pdb: 

                                               Structure Z-scores, positive is better than average:
                                                 Resolution read from PDB file  :  -1.000
                                                 1st generation packing quality :  -3.740
                                                 2nd generation packing quality :  -5.439 (bad)
                                                 Ramachandran plot appearance   :  -1.620
                                                 chi-1/chi-2 rotamer normality  :  -3.582 (poor)
                                                 Backbone conformation          :  -3.947 (poor)
                                                 Inside/Outside distribution    :   1.266 (unusual)

Судя по результатам проверки, все модели получились невысокого качества. Пятая модель уступает всем остальным, а четвертая модель в общем демонстрирует лучшие показатели.

© Фоменко Елена.