分子模拟第一弹——基于SWISS-MODEL的蛋白三维结构预测

营养师

从今天开始，小编将开始为大家更新分子模拟相关的文章。首先，给大家介绍的第一部分知识是基于SWISS-MODEL的蛋白三维结构预测。
学过相关生物知识的同学都知道，蛋白质的一级结构决定了其高级结构，所以，我们可以根据已有的天然蛋白质结构对未知蛋白结构进行预测。其中最常用的方法之一就是比较建模法（ comparative modeling method），即我们常听到的同源建模（Homology Modeling），而SWISS-MODEL在线网站就是一款使用同源建模法预测蛋白三维结构的网站。下面我们就具体看一下如何使用这个在线网站进行蛋白的三维结构预测及结果解读。
前期准备

预测工具：SWISS-MODEL（https://swissmodel.expasy.org/）
氨基酸序列：按照FASTA格式准备好自己的氨基酸序列


预测步骤

１）打开SWISS-MODEL官网，点击Start　Modelling；


２）将我们准备好的氨基酸序列粘贴进指定窗口，序列自动识别如果没有问题的情况下氨基酸序列会变成有颜色背景的格式：


３）填写好自己的Project　Title及Email（选填）；
４）点击Build　Model开始运行；


５）根据氨基酸序列长短会运行几分钟到几小时不等（运行结束时所填写邮箱会收到通知）。
６）得到给定氨基酸序列的蛋白三维结构预测结果（结果往往不唯一，需要经过一定筛选）


结果解读

１）质量评估：其中相似度值，即的序列同源性（ sequence identity ）经比对后结果在 40% 以上，则待预测蛋白与模板蛋白结构可能属于同一家族，即为同源蛋白，则同源建模方法可用于预测该蛋白三维结构，预测模型可信度高。然后我们根据GMQE值（全球性模型质量估测）及ＱＭEAN值评价同源建模的结果。GMQE值在0－1之间，越接近１则建模质量越好，QMEAN值区间为－４－０，越接近０则匹配度越好。




２）展示形式及保存：网页右边窗口中如下图所示的选项中可修改展示形式；按住鼠标左键可在图中旋转图片，找到合适角度后可在照相机按钮中进行保存；




３）细节查看：点击图中的Structure　Assessment按钮可详细查看该模型细节信息，同时也可根据其中的Ramachandran Plots（拉式图）对蛋白构象合理性进行评估。（一般来说落在允许区（一般为深色区）和最大允许区（一般为浅色区）的氨基酸残基占整个蛋白质的比例高于90%可认为该模型的构象符合立体化学的规则。（不允许区一般为空白区））




４）蛋白结构保存：点击预测结果最好的模型序号，弹出窗口中可选择保存形式（一般保存成PDB格式即可）。



原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/545135426