Гомологичное моделирование комплекса белка с лигандом.

Для выполнения работы был выбран лизоцим Ostrea edulis LYS_OSTED

1. Подготовка файла выравнивания для программы MODELLER.

С помощью Clustal строим выравнивание для структуры 1lmp и выбранного белка, сохраняем полученное выравнивание в формате .pir.
Далее модифицируем файол с выравниванием следующим образом: переименовали последовательности P1;seq и P1;1lmp для моделируемого белка и белка-образца соответсвтенно. После имени последовательности моделируемого белка добавляем строчку (описывает входные параметры последовательности для modeller):

sequence:ХХХХХ::::::: 0.00: 0.00

После имени последовательности белка-образца добавляем строчку (описывает, какой файл содержит структуру белка с этой последовательностью, номера первой и последней аминокислот в структуре, идентификатор цепи...):

structureX:1lmp_now.ent:1 :A: 132 :A:undefined:undefined:-1.00:-1.00

В конце каждой последовательности добавляем символы: /.
Получили файл ali.pir.

2. Подготовка файла со структурой для программы MODELLER.

Удаляем всю воду из структуры (в текстовом редакторе). Затем всем атомам лиганда присваиваем 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. Сохраняем новый файл как 1lmp_now.ent.

3. Создание управляющего скрипта.

Дана заготовка скрипта:

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

Необходимо модифицировать заготовку: редактируем строчки, в которых указано, какие водородные связи белка с лигандом должны быть в построенной модели. Для этого определяем, какие водородные связи между белком и лигандом присутствуют в образце. В моделируемом белке 137 аминокислот, значит номер "остатка" лиганда 138, а номера остатков в белке надо определяем согласно выравниванию. Получили скрипт lis_osted.py.
Запускаем исполнение скрипта:

mod9v7 lys_osted.py &

Получили пять моделей:
модель 1
модель 2
модель 3
модель 4
модель 5

4. Сравнение моделей.

Все модели очень похожи друг на друга (рисунок 1), поэтому визульно оценить их качество нельзя. Есть некоторые расхождения в петлях, но визуально выбрать лучшую модель невозможно.

Рисунок 1. Полученные модели.

Для сравнения проверим некоторые характеристики сервером WHATIF:

Таблица 1. Некоторые характеристики полученных моделей.

Критерий	Модель1	Модель2	Модель3	Модель4	Модель5
Карта Рамачандрана	-1.643	-0.998	-1.230	-1.499	-1.105
Omega	181.620+/-4.964	181.280+/-4.553	181.750+/-4.255	181.150+/-6.062	181.300+/-4.049
Packing quality control Z-score	-5.31	-5.17	-5.32	-5.49	-5.03

Вторя модель выглядит немного лучше остальных.