薛定谔02:借助Schrodinger软件对受体蛋白进行预处理与结构优化

借助Schrodinger软件对蛋白结构进行预处理与结构优化,以该方法处理完成的蛋白结构可用于分子对接、建模等以蛋白受体结构为研究对象的研究任务。

蛋白处理

从PDB、供应商和其他来源获得的结构文件往往缺乏执行建模相关任务所需的信息。通常,这些文件缺少氢、部分电荷、侧链和/或整个loop区域。为了使这些结构适合于建模、分子对接等任务,我们使用Schrödinger软件包中的蛋白质处理工具ProteinPreparation Wizard来对蛋白进行预处理。

本次教程中,我们使用蛋白1FJS为例对蛋白结构预处理及优化过程进行说明。

1.蛋白的导入

点击File>Get PDB…在弹出的窗口中PDB ID后输入1fjs,点击Download即可下载蛋白结构。当然,也可直接在PDB数据库中搜索下载。

2.蛋白结构优化

在收藏的工具栏中点击Protein Preparation Wizard打开蛋白处理窗口。

  • 注:在Task选项分类下的每个工具前面点亮星标即可添加该工具至收藏栏。

在蛋白准备过程中主要包括处理、修改以及细化三个主要步骤,分别对应 Import andProcess、Review and Modify 以及Refine三个工具选项。

在“ Import andProcess”选项卡中,默认情况下会检查推荐的最小化处理任务。还有一些选项可以填充缺失的侧链和/或loop,可以根据结构的需要进行参数设置。

在“Review and Modify”选项卡显示了所有复杂的组件,如:链、水域、和配体,在这里,我们可以选择要保留或删除复合物的哪些组件。

在“Refine”选项卡中允许对PDB结构进行更详细的修改。如:优化氢键网络、改变残基和配体的质子化状态、修复了添加氢或填充丢失的侧链可能发生的冲突以及能力最小化等。

①结构初步处理

在“Import and Process”选项中,点击Preprocess,进行键级及其他化学键生成、确认。此选项卡中一般为默认设置,不需修改。

如果存在问题,则会弹出Protein Preparation-problem窗口,包括四个问题选项:原子类型(Atom Types)、侧链丢失信息(Missing Atoms)、原子位置冲突信息(Overlapping Atoms)、原子坐标改变(Alternate Positions)。

若有侧链丢失信息问题可点击Add Missing Side Chains来添加丢失残基,然后点击OK即可。若是发生问题的部分不在活性口袋周围,不改变也可。

另外,我们也可以点击View Problems…来随时查看结构问题。

②结构修改

在“Review and Modify”选项中,主要进行其他配体(Hets)、水位置及电荷的校正。

点击Review and Modify选项,在Chain Name下方点击选择L链,点击Delete进行删除(删除不必要的链可减少计算时间)。同样的方法,在Water一栏中选择所有的水分子点击Delete进行删除。

在Hets一栏中选择所有的GOL,点击Delete进行删除,去掉不必要的Hets。

在Hets一栏中选择Het Name为A:Z34(500)的配体,点击Regenerate States添加电荷。

添加电荷后会出现不同的状态可供不同的选择,建议选择默认值。

③结构优化

在“Refine”选项中,主要对蛋白进行加氢、能量最小化以及去除多余水操作。

单击Refine选项卡,在H-bondassignment下方点击Optimize进行优化,此步骤需要等待一段时间,在条目列表中会出现一个新的条目,优化完成后重叠的原子会得到修正,并且已翻转的侧链会在工作区中被标记出来。

在Restrainedminimization下方在Force Field的选项中选择OPLS_2005,然后点击Minimize可使用OPLS_2005力场对蛋白结构进行能量最小化。

  • 注:单击Interactive Optimizer可以调整任何H键分配。

在Remove Waters下方点击RemoveWaters可移除与周围形成少于3个氢键的水。

在条目列表中,双击新的1FJS条目,键入1FJS_prepared可重命名该条目,然后点击File>Export Structures…即可导出处理好的蛋白文件,可选择文件保存位置及文件格式,一般可保存为.PDB格式。

到此,蛋白的结构的处理与优化就完成啦,也可对蛋白结构的显示方式进行更改,如利用快捷键Ctrl+Y可一键获得比较好看的蛋白图像。

以上就是利用Schrodinger软件对蛋白受体结构进行预处理与结构优化的全部教程啦~

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