散文網(wǎng) » 科技 »自然 » 談?wù)凢EP中unbound state的選取

談?wù)凢EP中unbound state的選取

2023-03-27 00:41 作者:東山月光下 0人讀過(guò) | 我要投稿

????????二體間的相互作用無(wú)需多言，但多體呢？

????????先舉幾個(gè)具體例子。

????????蛋白結(jié)合ATP類似物（帶三磷酸），這個(gè)小分子帶著一個(gè)鎂離子和蛋白結(jié)合，現(xiàn)在要優(yōu)化這個(gè)小分子分子。如果你認(rèn)為小分子先結(jié)合鎂離子，再結(jié)合蛋白，采用的做法是unbound state加入鎂離子，這意味著小分子和鎂離子作為一個(gè)整體才是我們要研究和優(yōu)化的分子。如果蛋白絡(luò)合了一個(gè)鋅離子，且小分子不參與絡(luò)合，那么你自然會(huì)把蛋白和鋅離子看作一個(gè)整體，它們不會(huì)出現(xiàn)在unbound state中。

????????pHLA-TCR體系：HLA和TCR像漢堡的兩片面包一樣把peptide夾在中間。HLA在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中結(jié)合peptide，它們被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜上后再結(jié)合TCR，所以不管突變誰(shuí)，研究的都是：（1）HLA和peptide的親和力；（2）pHLA整體和TCR的親和力。我們并沒(méi)有去算過(guò)TCR和peptide單獨(dú)的親和力；在問(wèn)題（2）中，突變peptide時(shí)，也并不會(huì)把ddG拆成peptide和HLA、peptide和TCR的親和力。

????????一種簡(jiǎn)單的方法是合并其中的某幾個(gè)組分，變回二體問(wèn)題。這種情況下，unbound state的選取取決于具體的生物過(guò)程，取決于始態(tài)和終態(tài)是什么，或你的熱力學(xué)循環(huán)是什么。你先搞清楚每一步反應(yīng)是誰(shuí)結(jié)合誰(shuí)，找到你感興趣的兩部分（如蛋白、小分子）的兩個(gè)復(fù)合物（各自結(jié)合了它們所需的組分，即鋅離子和鎂離子, respectively），下一部它們結(jié)合了，bound和unbound state就此確定。在ATP類似物的例子中，就是小分子先結(jié)合鎂離子，蛋白結(jié)合鋅離子，然后兩個(gè)復(fù)合物結(jié)合。

????????然而，其他的組分真的不重要嗎？在ATP類似物的例子中，如果你的突變是在三磷酸部分（如把O變成NH；嚴(yán)格考慮的話，所有小分子的突變都會(huì)對(duì)結(jié)合鎂離子的能力有影響），可就要謹(jǐn)慎考慮了。如果你突變的部分與其他組分相距較遠(yuǎn)，大可以看成一個(gè)復(fù)合物；否則，unbound state就考慮了你的突變對(duì)小分子結(jié)合鎂離子能力的影響（受體是鎂離子）。這時(shí)如果unbound state不帶鎂離子，計(jì)算的ddG就是小分子先結(jié)合鎂離子再結(jié)合蛋白這一系列過(guò)程的ΔG之差，這不是更符合實(shí)際的生物過(guò)程嗎？那么按照這個(gè)邏輯，unbound state就應(yīng)該只有要突變的那個(gè)小分子。也許你會(huì)說(shuō)ATP在細(xì)胞內(nèi)可能一直與鎂離子緊密結(jié)合，可以看成整體與蛋白結(jié)合，但加入的ATP類似物第一步要和ATP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合鎂離子，也就仍需考慮鎂離子的結(jié)合能力。

????????事實(shí)上蛋白結(jié)合鎂離子的位點(diǎn)也有2~3個(gè)帶負(fù)電的殘基，和ATP共同形成六配位。失去蛋白的情況下，鎂離子的配位模式很可能發(fā)生變化（這和力場(chǎng)等操作性因素就有關(guān)系了），或者說(shuō)不穩(wěn)定，比如鎂離子和三個(gè)磷原子上的氧都有互作，被它們包起來(lái)。這增加了對(duì)鎂離子結(jié)合能力的影響，尤其是有統(tǒng)計(jì)誤差時(shí)，如采樣不充分、重復(fù)次數(shù)不夠多。也就是說(shuō)，從兩種unbound state得到的ddG數(shù)值有零點(diǎn)幾kcal的區(qū)別。那應(yīng)該報(bào)道哪一個(gè)呢？

????????bound和unbound state必須在MD模擬中穩(wěn)定。對(duì)于DNA聚合酶，也許沒(méi)有蛋白時(shí)第二個(gè)鎂離子跟ATP的結(jié)合根本就不穩(wěn)定，不能放在unbound state。如果需要bound state下所有的組分才能穩(wěn)定住這個(gè)輔助組分，那還不如在unbound state把它刪掉，只能為了可操作性而犧牲一下，除非先加restrain再去掉，好麻煩。如果要突變的組分單獨(dú)存在時(shí)不穩(wěn)定，就更麻煩了。至于大分子，如多亞基蛋白、dsRNA要去結(jié)合一個(gè)靶蛋白，突變前者時(shí)，也許可以保留所有的亞基/單鏈，畢竟要保持整體的構(gòu)象。