什么是同源建模

簡單來說，假設(shè)你有一個(gè)蛋白質(zhì)分子“A”，它是一種新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，或者它是一種難以純化的蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)通常非常難以純化），然后我們嘗試找到一個(gè)與這個(gè)分子相似的蛋白質(zhì)分子，比如“B”，并根據(jù) B 的結(jié)構(gòu)，我們嘗試開發(fā) A 的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，該結(jié)構(gòu)可能不是絕對(duì)正確的，但它仍然幫助我們了解 A 的結(jié)構(gòu)可能是什么樣子，并進(jìn)一步研究其屬性?，F(xiàn)在通常在同源建模中，稱蛋白質(zhì)“A”為目標(biāo)蛋白質(zhì)，因為這是我們尋找結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，我們稱之為“B”模板蛋白，因?yàn)樗窃谄渖蠘?gòu)建目標(biāo)結(jié)構(gòu)的模板。

前提條件：

1.在您的系統(tǒng)上安裝VS Code或任何其他代碼編輯器，以便您可以編寫和運(yùn)行使用建模器所需的所有代碼。您需要一個(gè)代碼或文本編輯器，基本上就像一個(gè)記事本，您可以在其中編寫您希望程序?yàn)槟鷪?zhí)行的所有代碼（指令）。2.轉(zhuǎn)到NCBI（國家生物技術(shù)信息中心）并鍵入NP_476735.1以搜索來自黑腹果蠅的超氧化物歧化酶 1。這是我們要建模的蛋白質(zhì)，因此，首先我們將獲取該蛋白質(zhì)的 FASTA 序列。復(fù)制FASTA 序列并準(zhǔn)備好，我們很快就會(huì)用到它！3.為您的系統(tǒng)獲取 PyMOL，我們將在 PyMOL 中執(zhí)行一些蛋白質(zhì)可視化（前面講過PyMOL啦，不記得的同學(xué)請(qǐng)回去復(fù)習(xí)哈）。4.最重要的安裝是?MODELLER，您需要使用在網(wǎng)站上完成基本注冊(cè)過程后獲得的許可證密鑰在您的系統(tǒng)上安裝此軟件。

第 1 步 - 執(zhí)行 BLAST 以搜索與您所需蛋白質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)。

我們的蛋白質(zhì)是來自?Drosophila Melanogaster 的超氧化物歧化酶 1，為此我們從?NCBI 網(wǎng)站復(fù)制了?FASTA 序列?，F(xiàn)在，轉(zhuǎn)到NCBI BLAST（基本局部比對(duì)搜索工具），并選擇Protein BLAST選項(xiàng)，因?yàn)槲覀兿胍业脚c我們的蛋白質(zhì)相似的蛋白質(zhì)。

單擊?Protein BLAST?選項(xiàng)后，您需要填寫一個(gè)簡單的表格，詢問您在 BLAST 中執(zhí)行的搜索的規(guī)格。

將復(fù)制的 FASTA 序列粘貼到查詢框（頂部寫有輸入登錄號(hào)、gi（s）或 FASTA 序列的框），將數(shù)據(jù)庫從非冗余蛋白質(zhì)序列 (nr)更改為蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)Bank proteins(pdb)，并將其余參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。您也可以根據(jù)自己的喜好選擇其他數(shù)據(jù)庫，但選擇 PDB 可以讓我們使用經(jīng)過驗(yàn)證的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。

BLAST 有時(shí)通常需要幾分鐘才能執(zhí)行，不要擔(dān)心啦。我的 BLAST 結(jié)果在這里，我會(huì)檢查它們，讓我們看看它們！

這是我的結(jié)果的一部分，很多與我的蛋白質(zhì)相似的分子都得到了很好的結(jié)果，這就意味著我有很多選擇。

第 2 步 - 使用 PyMOL 檢查模板中缺失的殘基

現(xiàn)在，在我們選擇我們的蛋白質(zhì)之前，我們需要檢查我們選擇的蛋白質(zhì)是否有任何缺失的殘基。如果蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中有任何缺失的殘基，我們將拒絕這種蛋白質(zhì)，并尋找另一種。要檢查是否蛋白質(zhì)有任何缺失的殘基，您可以轉(zhuǎn)到RCSB PDB并在搜索框中鍵入?3L9E（ 3L9E_A 是來自 NCBI 的蛋白質(zhì)的登錄代碼，其中 3L9E 是 PDB ID，A 是蛋白質(zhì)的鏈。以下執(zhí)行此操作后您將能夠看到。

進(jìn)入該頁面后，單擊頁面右上角的“Download Files”框，下載該蛋白質(zhì)的 PDB 版本。下載文件后，在 PyMOL 中打開文件，在您的系統(tǒng)上使用Open with PyMOL，或者通過打開 PyMOL，轉(zhuǎn)到File 選項(xiàng)，然后使用Open打開 Molecule。移動(dòng)分子以檢查是否有任何遺漏的殘留物。缺失的殘基用虛線標(biāo)記，如果你在別的地方也看到這個(gè)東西，你應(yīng)該立即將它們與缺失的殘基聯(lián)系起來。

如果將我們的分子加載到 PyMOL 中，看到了缺失的殘基，那么這種蛋白質(zhì)分子是不合適的，因?yàn)闀?huì)給我們的 MODELLER 帶來問題。但是，沒有什么可擔(dān)心的，在那種情況下，我們只需要回到我們最初的列表，并選擇另一種蛋白質(zhì)來重復(fù)這個(gè)檢查過程就可以啦。然而，在我們的例子中，沒有遺漏的殘基，我們可以直接使用第一個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行建模。

快捷方式：要將蛋白質(zhì)從 PDB 直接加載到 PyMOL，只需搜索PyMOL>并在其旁邊的框中鍵入 fetch <protein pdb code>。假設(shè)我們想在 PyMOL 中獲取 3l9e 的 pdb 結(jié)構(gòu)，我們將在PyMOL>旁邊的框中寫入fetch 3l9e，然后按回車，然后 ，我們的結(jié)構(gòu)就被獲取了。但是，請(qǐng)記住始終以小寫字母輸入蛋白質(zhì)名稱。當(dāng)您不想在桌面上下載大量文件時(shí)，此快捷方式非常適用。

或者，要檢查丟失的殘基，您可以在記事本或代碼編輯器中打開下載的 PDB 文件，并在文件中搜索作品REMARK 465?。如果你的文件里沒有REMARK 465，那么就沒有遺漏！這樣，我們就完成了同源建模過程的第 2 步！參考資料：

https://medium.com/@snippetsbio/modeller-usage-for-homology-modelling-tutorial-with-codes-in-5-simple-steps-part-1-8e83ee2ec2b7

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