분자 시각화 프리웨어를 사용하여 효소 활성 사이트 모델링

생물학적 거대 분자를 시각화하는 것은 생물 과학 분야의 학생과 전문가에게 중요한 기술입니다. 본 프로토콜에서, 분자 모델링을 위한 4개의 자유롭게 이용 가능한 프로그램을 사용하여 효소 글루코키나아제의 활성 부위를 모델링하는 방법을 시연한다. 이 자습서에서는 바운드 리간드를 선택하고 리간드를 사용하여 5개의 협스트롬 내에서 아미노산과 물 분자를 표시하는 것을 포함하는 각 프로그램에 대한 프로토콜의 여러 단계를 강조합니다.

이 원고의 지원 정보에는 각 프로그램에 대한 전용 비디오가 포함되어 있으며, 이 비디오에는 추가 설명과 함께 프로토콜의 모든 단계를 자세히 설명합니다. 구조는 PDBID를 모델링합니다. 3FGU는 효소 글루코키나아제의 촉매 복합체를 나타낸다.

효소 활성 부위는 그 기질의 두 개에 바인딩, 베타-D-포도당, 식별자 BGC와 마그네슘 이온을 부여 한, MG. 또한, 이러한 기질 유사체, 인산 아데냐산, 아데닐레이트 에스테르, ANP는 글루코키나제 활성 부위에 결합된다. 아데노신 트리호스페이트의 이 비가수분해성 유사체인 ATP는 활성 부위 복합성 사전 촉매를 포착하는 인산화 반응이 발생하는 것을 방지합니다. UCSF ChimeraX 모델링 프로그램의 인터페이스에는 드롭다운 메뉴, 도구 모음, 구조 뷰어 및 명령줄이 포함되어 있습니다.

1.4단계로 프로토콜을 시작하여 5개의 협착성 내에서 잔여물을 선택하여 활성 사이트를 정의합니다. 리간드 프레스 컨트롤 시프트를 선택하고 세 리간드의 각 원자 또는 결합을 클릭합니다. 세 리간드가 모두 녹색 광선으로 강조 표시될 때까지 위로 화살표 키를 누릅니다.

드롭다운 메뉴를 클릭하여 향후 사용을 위한 선택을 정의하고, 선택기 정의, 선택 이름에 대한 리간드 를 입력하고 확인을 클릭합니다. 다시 선택 메뉴를 사용하여 영역을 선택합니다. 잔여물을 전환하고 상단 상자가 선택되었는지 확인합니다.

확인을 클릭합니다. 이 리간드의 다섯 개회스트롬 내에서 만화의 일부가 강조 표시됩니다. 사이드 체인을 막대기로 표시하고 활성 부위 물 분자를 표시하려면 작업 원자 결합 메뉴를 사용하여 이를 표시합니다.

또는 여기에이 버튼으로 그들을 전환. 선택을 지우려면 빈 공간의 어느 곳을 클릭합니다. 이 프로토콜의 최종 결과는 대조적인 방법으로 착색된 막대기로 표시된 단백질및 리간드의 활성 부위를 가진 모델이되어야 합니다.

주요 극성 바인딩 상호 작용은 점선과 함께 표시되고 연락처를 만드는 잔류물의 일부가 레이블이 지정됩니다. iCn3D 인터페이스에는 드롭다운 메뉴, 구조 뷰어 및 명령 로그가 포함되어 있습니다. 이 보기는 사용자가 필요한 명령을 실행할 때 나타나는 선택 집합 및 시퀀스 및 주석 팝업 메뉴를 보여 줍니다.

2.4단계에서 프로토콜을 시작하여 5개의 협착성 내에서 잔여물을 선택하여 활성 사이트를 정의합니다. 리간드를 선택하려면 선택 된 드롭다운 메뉴를 사용하고 3D에서 선택을 클릭하여 잔류물을 검사합니다. PC의 alt 버튼 또는 Mac의 옵션 버튼을 누르고 첫 번째 리간드를 클릭합니다.

그런 다음 컨트롤을 누르고 나머지 두 리간을 클릭하여 선택 영역에 추가합니다. 드롭다운 메뉴를 사용하여 선택 영역을 저장하고, 선택 항목을 클릭하고, 선택 영역을 저장하고, 이름을 입력하고 저장을 클릭합니다. 이제 선택한 세트 팝업 메뉴가 세 리간드를 선택하여 표시됩니다.

이제 리간드의 5개 앙스트롬 내에서 잔류물을 선택합니다. 멀리서 드롭다운 메뉴 선택(드롭다운 메뉴)을 사용합니다. 나타나는 팝업 메뉴에서 반경이 있는 두 번째 항목 창을 블록에 입력하여 반지름이 있는 창을 5개의 옹스트로 변경하고 디스플레이를 클릭합니다.

그런 다음 오른쪽 상단 모서리에 있는 X를 클릭하여 창을 닫습니다. 드롭다운 메뉴를 클릭하여 5개의 angstrom 활성 사이트를 저장하고 선택 저장을 선택하고 키보드를 사용하여 이름을 입력합니다. 그런 다음 저장을 클릭합니다.

이제 두 세트를 결합하는 새 선택 항목을 만듭니다. 이러한 설정 팝업 메뉴에서 결합할 수 있습니다. PC에서 컨트롤은 두 세트를 클릭하거나 Mac 명령 클릭을 클릭합니다.

다시 드롭다운 메뉴를 클릭하고 선택 저장을 선택하고 새 이름을 입력한 다음 저장을 클릭합니다. 수소 결합과 같은 상호 작용을 표시하려면 분석 메뉴를 사용하고 상호 작용을 선택합니다. 우리는 수소 결합과 소금 다리에만 관심이 있을 것입니다.

그래서 우리는 이들의 나머지 부분을 확인 취소 합니다. 우리는 세 개의 리간드를 선택합니다. 그리고 두 번째 세트의 경우, 5 개의 협질 내의 잔류물.

3D 디스플레이 상호 작용을 클릭하고 창을 닫습니다. 이것은 상호 작용하는 잔류물의 일부를 보여줍니다하지만 전체 다섯 angstrom 활성 사이트를 표시하지 않습니다. 선택 세트 메뉴를 다시 사용할 것을 표시합니다.

5 개의 angstrom을 클릭한 다음 드롭다운 메뉴에서 스타일 사이드 체인, 스틱을 클릭합니다. CPK 색칠을 적용하려면 색상 드롭다운 메뉴를 클릭하고 원자를 클릭합니다. 프로토콜의 최종 결과는 대조적인 방법으로 착색된 막대기로 표시된 단백질의 활성 부위와 리간드와 같이 보이는 모델이어야 한다.

중요한 바인딩 상호 작용은 점선과 함께 표시되며 프로토콜 중에 작성된 선택 중 하나 내에서 모든 잔류물이 레이블이 지정됩니다. Jmol 인터페이스에는 드롭다운 메뉴, 도구 모음, 구조 뷰어, 팝업 메뉴 및 명령줄이 포함된 Jmol 콘솔이 포함되어 있습니다. 3.4단계에서 Jmol 프로토콜을 시작하여 5개의 협착성 내에서 잔류물을 선택하여 활성 사이트를 정의합니다.

Jmol 콘솔은 5개의 협질 내에서 잔류물을 선택하는 가장 좋은 방법입니다. 이 명령을 입력하여 세 리간드의 5개 옹스트롬 내에서 잔류물을 선택합니다. 193 원자가 선택되지만 이들은 전체 아미노산 잔류물을 나타내지 않습니다.

선택하려면 입력된 명령을 사용하고 내부(그룹, 선택됨)를 선택하고 enter를 누릅니다. 추가 선택 후광이 나타납니다. 이러한 잔류물을 막대기로 표시하려면 오른쪽 단추를 클릭하여 팝업 메뉴를 만들고 스타일, 구성표 위로 마우스를 가져가서 스틱을 클릭합니다.

여기에 여전히 빈 후광이 있습니다. 이들은 활성 부위의 물 분자입니다. 물 분자만 선택하려면 이 명령을 다시 실행한 다음 수정할 수 있습니다.

콘솔 내에서 클릭한 다음 위로 화살표 키를 사용하여 해당 명령을 찾은 다음 입력을 클릭하여 다시 실행합니다. 물 분자를 원자로 표시하기 위해 리간드와 단백질의 선택을 제거하고자 합니다. 이렇게 하려면 두 명령을 입력합니다.

우리 리간은 이종조 그룹으로 간주되지만 물은 또한 하나로 간주됩니다. 따라서 이 명령 내에서는 물을 제거하지 않는다는 것을 정의해야 합니다. 이제 물 분자만 선택됩니다.

드롭다운 디스플레이 메뉴를 클릭하고 원자 위로 마우스를 가져가고 반 데르 발스 반경20%를 클릭합니다. 녹색 마그네슘 이온은 여전히 막대기로 표시됩니다. 더 일반적으로 이온은 구체로 표시됩니다.

Jmol 콘솔을 클릭한 다음 MG 를 선택한 다음 공간 채우기 50%를 입력하면 체인 내부의 리간드가 동일하게 색상이 지정됩니다. 서로 구별하려면 리간드를 다시 색칠하는 것이 유용합니다. 콘솔에서 Jmol 보충 비디오에서 자세히 설명한 치트 시트에서 붙여 넣은 멀티 라인 명령을 실행합니다.

이 프로토콜의 결과는 막대기로 표시된 단백질의 활성 부위와 같이 보이는 모델이어야 한다. 그리고 리간드는 우리에게 부드러운 색상 구성표에 스틱을 보여 주었다. 노란색 선은 바인딩 상호 작용과 개별 잔류물이 원하는 대로 레이블이 지정되었음을 나타냅니다.

PyMOL 인터페이스에는 드롭다운 메뉴, 구조 뷰어, 이름 개체 패널 및 마우스 컨트롤 메뉴가 포함되어 있습니다. 주 명령줄도 이 그림에 레이블이 지정되어 있습니다. 4.4단계에서 원시 프로토콜을 시작하여 5개의 협착성 내에서 잔여물을 선택하여 활성 사이트를 정의합니다.

리간드를 선택하려면 각 리간드를 클릭합니다. A 버튼을 클릭하여 이름을 바꿀 수 있는 새 선택 항목이 나타납니다. 키보드를 사용하여 문자 셀을 삭제하고 그 대신 리간을 입력합니다.

enter기. 이 선택을 사용하여 주변 영역을 정의할 수 있습니다. A 버튼을 클릭하여 시작하고 메뉴 항목 중복을 선택합니다.

이 새 선택 항목에서 sel01은 A를 클릭하고 메뉴 항목의 이름 바꾸기를 선택합니다. 키보드를 사용하여 기존 문자를 삭제하고 활성 을 입력합니다. 이것은 여전히 세 개의 리간드를 선택하므로 A 작업 버튼을 사용하여 다시 수정해야합니다.

버튼을 클릭하고 선택 항목을 5개의 옹스트롬으로 선택합니다. 이제 우리는 5개의 협질 내에서 리간드와 잔류물을 캡처했습니다. S 버튼의 S는 쇼를 의미합니다.

단백질을 다른 방법으로 표시하려면 이 쪽을 클릭하십시오. 이 감초를 막대기로 표시합니다. 빈 공간을 클릭하여 선택을 취소합니다.

이것은 5 개의 협질 내의 아미노산을 캡처하지만 물은 아닙니다. 우리는 다시 선택을 복제하고 이제 물만 선택하도록 수정 할 수 있습니다. 작업A 버튼에서 중복됩니다.

선택 2가 나타납니다. 활성 물로 이름을 바꿉니다. 이번에는 A 버튼을 사용하여 선택 영역 주변의 원자를 선택하기 위해 수정합니다.

4개의 협심항질 내의 원자. 이것은 물뿐만 아니라 측면 체인의 일부 원자를 선택했습니다. 이 작업을 더 수정하려면 A 버튼을 사용하여 용매를 수정하고 제한합니다.

이제 우리는 물 분자가 켜진 것을 볼 수 있습니다. 다시 A 버튼에서 사전 설정을 적용할 수 있습니다. 사전 설정, 공 및 스틱을 선택하고 이제 물 분자가 구체로 표시됩니다.

프로토콜의 최종 결과는 대조적인 방식으로 색칠된 막대기로 표시된 리간드의 활성 사이트와 함께 다음과 같은 모델입니다. 노란색 대시 선은 극별 바인딩 상호 작용을 표시하고 개별 잔류물은 이름 개체 패널에서 만든 선택을 사용하여 레이블이 지정됩니다. 프로토콜 실행의 오류로 인해 최적이 아닌 결과가 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 전체 단백질이 막대기로 표시됩니다. 문제를 해결하려면 먼저 전체 구조에 대한 스틱 표현을 숨겨야 합니다. 그런 다음 S 버튼을 사용하여 활성이라고 하는 개체에 대해서만 스틱 표현을 다시 표시합니다.

여기서 각 프로그램을 사용하여 생성된 모델이 나란히 표시됩니다. 효소의 디스플레이에는 차이가 있지만, 동일한 주요 특징과 상호 작용은 4가지 모델 각각에서 볼 수 있습니다. 명령줄이 포함된 프로그램 중 하나를 마스터하는 데 관심이 있는 사용자는 입력된 명령을 적용하고 수정하는 방법을 배우고자 합니다.

Jmol 프로토콜에서 언급했듯이 유용한 도구는 명령 치트 시트입니다. 참조하는 데 자주 사용되는 코드를 포함하는 일반 텍스트 파일입니다. 고급 사용자가 되려면 프로토콜의 어느 부분을 조정하고 수정할 수 있는지 이해하는 것이 유용합니다.

이러한 프로토콜은 이러한 프로토콜을 적용하여 관심 있는 효소 활성 부위를 모델링할 수 있습니다.