Практикум №9. Гомологичное моделирование комплекса белка с лигандом

1-2. Построение и модификация выравнивания

В программе Muscle было построено парное выравнивание аминокислотных последовательностей следующих белков: лизоцим форели (кристаллографическая структура известна) и лизоцим устрицы (LYS_OSTED, кристаллографическая структура неизвестна). Построенное выравнивание было модифицировано в соответствии с требованиями программы MODELLER. Был получен файл, в котором число точек после аминокислотной последовательности равняется числу лигандов белка.

3. Модификация файла с кристаллографической структурой лизоцима форели

В файле с кристаллографической структурой лизоцима форели была удалена вода и были модифицированы названия атомов лиганда. Был получен файл.

4. Создание и запуск управляющего скрипта

В практикуме №1 в структуре 1lmp было найдено семь водородных связей, образуемых между белком и лигандом:

  • ND2:46:А - O1L:132:А
  • N:59:A - O7:131:A
  • NE1:63:A - O7:131:A
  • NE1:63:A - O3:131:A
  • ND2:103:А - O7:130:A
  • O:107:A - N2:131:A
  • N:109:A - O6:132:A

В соответствии с построенным выравниванием было предположено пять водородных связей между атомами лизоцима устрицы и лигандом:

  • N:57:A - O7B:138:B
  • NE1:61:A - O3B:138:B
  • OG:96:A - O7A:138:B
  • O:100:A - N2B:138:B
  • N:102:A - O6C:138:B

Был создан скрипт для моделирования связывания лиганда лизоцимом устрицы. Созданный скрипт был запущен командой:

In [ ]:
mod9v7 lys_osted.py &

Были получены пять моделей связывания лиганда лизоцимом устрицы:

6. Визуальный анализ моделей

Пять полученных моделей связывания лиганда лизоцимом устрицы были совмещены друг с другом и с известной кристаллографической структурой лизоцима форели (на Рисунке 1 показана зеленым). Все пять полученных моделей очень похожи между собой и немного отличаются от известной модели.

Рисунок 1. Совмещение пяти полученных моделей связывания лиганда лизоцимом устрицы друг с другом и с известной кристаллографической структурой лизоцима форели (показана зеленым).

7. Выбор наилучшей модели

С помощью веб сервиса WHAT IF была проведена проверка каждой из пяти полученных моделей связывания лиганда лизоцимом устрицы, в частности были получены такие результаты:

In [ ]:
# Для первой модели
RMS Z-scores, should be close to 1.0:
  Bond lengths                   :   0.992
  Bond angles                    :   1.581
  Omega angle restraints         :   1.149
  Side chain planarity           :   0.293 (tight)
  Improper dihedral distribution :   1.166

# Для второй модели                        
RMS Z-scores, should be close to 1.0:
  Bond lengths                   :   0.991
  Bond angles                    :   1.442
  Omega angle restraints         :   1.017
  Side chain planarity           :   0.230 (tight)
  Improper dihedral distribution :   0.958

# Для третьей модели                        
RMS Z-scores, should be close to 1.0:
  Bond lengths                   :   1.012
  Bond angles                    :   1.553
  Omega angle restraints         :   1.139
  Side chain planarity           :   0.375 (tight)
  Improper dihedral distribution :   1.140
      
# Для четвертой модели                        
RMS Z-scores, should be close to 1.0:
  Bond lengths                   :   1.002
  Bond angles                    :   1.538
  Omega angle restraints         :   1.134
  Side chain planarity           :   0.305 (tight)
  Improper dihedral distribution :   1.100
 
# Для пятой модели                        
RMS Z-scores, should be close to 1.0:
  Bond lengths                   :   1.011
  Bond angles                    :   1.713
  Omega angle restraints         :   1.199
  Side chain planarity           :   0.314 (tight)
  Improper dihedral distribution :   1.285

Возможно, наилучшей является вторая модель (на Рисунке 1 показана малиновым).