Гомологичное моделирование комплекса белка с лигандом¶

Традиционные ссылки на полезные ресурсы: ¶

• Уроки по работе с Modeller находятся здесь.

волшебное слово: r'MODELIRANJE'

Цель данного занятия ознакомится с возможностями гомологичного моделирования комплекса белка с лигандом. В этом занятии мы будем пользоваться пакетом Modeller. Это программное обеспечение распространяется бесплатно для академических пользователей.

Вы будете работать с любым белком лизоцимом из Uniprot. Используя известную структуру лизоцима форели как образец, Вам необходимо построить модель комплекса Вашего белка с лигандом.

1. Загрузим модуль

import sys 
import modeller 
import _modeller
import modeller.automodel 

1. Зададим некторые параметры

env=modeller.environ()
env.io.hetatm=True

1. Скачаем белок заготовку

! wget http://www.pdb.org/pdb/files/1lmp.pdb

и последовательность

! wget http://www.uniprot.org/uniprot/PXXXX.fasta

1. Создадим объект выравнивание:

alignm=modeller.alignment(env)

и добавим последовательность и структуру

alignm.append(file='PXXX.fasta', align_codes='all',alignment_format='FASTA')
## создадим модель
mdl = modeller.model(env, file='ХХХХ.pdb', model_segment=('FIRST:'+'A', 'LAST:'+'A'))
## и добавим в выравнивание
alignm.append_model(mdl, atom_files='ХХХ.pdb', align_codes='1lmp')
## есть смысл поправить идентификаторы
alignm[0].code = '.....'

1. Делаем выравнивание и сохраняем:

alignm.salign()
alignm.write(file='all_in_one.ali', alignment_format='PIR')

1. Посмотрите содержимое all_in_one.ali, там всё хорошо?

1. Построим модель:

 ## Выбираем объект для моделирования 
 s = alignm[0]
 pdb = alignm[1]
 
 print s.code, pdb.code
 
 ## Создаем объект automodel
 a = modeller.automodel.automodel(env, alnfile='all_in_one.ali', knowns= pdb.co...... , sequence = s.code )
 
a.name='mod'+s.code
a.starting_model = 1
a.ending_model = 2
a.make()

1. Надо посмотреть результат:
   

   import nglview
   import ipywidgets
   w1 = nglview.show_structure_file('.....B99990001.pdb')
   w1
   

-----
А ГДЕ ЛИГАНД??
-----

1. Оказывается надо добавить три остатка лиганда к последовательности

Подсказки как сделать:

## Получить список остаков
alignm[n].residues
## Добавить в объект выравнивание последовательность из  строки
alignm.append_sequence(....

1. (Дополнительно) Поместите лиганд в другое место, переназначив объект automodel, это очень примерный код:
   

    class mymodel(modeller.automodel.automodel):
        def special_restraints(self, aln):
            rsr = self.restraints
            at = self.atoms
            for x,y in [('CG:83','O6:228')]:
            rsr.add(modeller.forms.gaussian(group=modeller.physical.xy_distance, 
                                            feature=modeller.features.distance(
                                            at[x],at[y]),mean=3.0, stdev=0.1))
    
   from modeller import *
   from modeller.automodel import *    
   a = mymodel(env, ...
   

и да подсказка: надо удалить рестрейны которые генерируются автоматически: ( можно через файл рестрейнов)

43 atoms in HETATM/BLK residues constrained
to protein atoms within 2.30 angstroms
and protein CA atoms within 10.00 angstroms

1. Доп. Постройте структуру лизоцима с лигандом где все аминокислоты аланин и сравните скор функцию с "нативной" последовательностью.
2. Доп. Найдите способ искать мутации для улучшения связывания по мотивам этого скрипта https://salilab.org/modeller/wiki/Mutate%20model