Moleküler Görselleştirme Freeware Kullanarak Bir Enzim Aktif Sitesini Modelleme

Biyolojik makromolekülleri görselleştirmek, biyolojik bilimlerdeki öğrenciler ve profesyoneller için kritik bir beceridir. Bu protokolde, moleküler modelleme için serbestçe kullanılabilen dört program kullanarak glukozkinaz enziminin aktif bölgesinin nasıl modellenerek modellenerek gösterilmektedir. Bu öğretici, bağlı ligandları seçmeyi ve beş angstrom içindeki amino asitleri ve su moleküllerini görüntülemek için ligandları kullanmayı içeren her program için protokolün birkaç adımını vurgulamaktadır.

Bu makalenin destekleyici bilgileri, protokolün tüm adımlarını daha fazla açıklama ile ayrıntılı olarak içeren her program için özel bir video içerir. Yapı PDBID'yi modelleyecek. 3FGU, glukozin enziminin katalitik kompleksini temsil eder.

Enzim aktif bölgesi, BGC tanımlayıcısını ve bir magnezyum iyonu olan MG'yi veren iki alt tabakasına, beta-D-glikoza bağlıdır. Ek olarak, bu substrat analog, bir fosfo amino fosforik asit, adenilit ester, ANP glukozin aktif bölgesine bağlıdır. Adenozin trifosfatın bu hidrolize edilemeyen analogı OLAN ATP, aktif bölge kompleksi pre-katalizörünü yakalayan fosforilasyon reaksiyonunun oluşmasını önler. UCSF ChimeraX modelleme programının arayüzü açılır menüler, bir araç çubuğu, yapı görüntüleyici ve bir komut satırı içerir.

Protokole 1.4. Ligands'ı seçmek için kontrol vardiyasına basın ve üç ligandın her birinde herhangi bir atom veya bağa tıklayın. Üç ligand da yeşil bir parıltıyla vurgulanana kadar yukarı ok tuşuna basın.

Açılır menüye tıklayarak seçimi ileride kullanmak üzere tanımlayın, seçici tanımla'yı seçin, seçim adı için ligandlar yazın ve Tamam'ı tıklatın. Yine, seç menüsünü kullanarak bölgeyi seçin. Bunu kalıntılara değiştirin ve üst kutunun işaretli olduğundan emin olun.

Tamam'ı tıklatın. Çizgi filmin bu ligandların beş angstrom içindeki kısımlarının vurgulandığına dikkat edin. Yan zincirleri çubuk olarak görüntülemek ve aktif site su moleküllerini göstermek için atom bağları menüsünü kullanarak bunları gösterin.

Ya da bu düğmelerle onları açık hale getir. Seçimi temizlemek için boş alanda herhangi bir yeri tıklatın. Bu protokolün nihai sonucu, proteinin aktif bölgesi ve zıt bir şekilde renkli çubuklar olarak gösterilen ligandlar ile bir model olmalıdır.

Anahtar kutupsal bağlama etkileşimleri noktalı çizgilerle gösterilir ve temas eden kalıntılardan bazıları etiketlenir. iCn3D arabirimi açılır menüler, yapı görüntüleyici ve komut günlüğü içerir. Bu görünüm, kullanıcı bunları gerektiren komutları yürütürken görünen seçili kümeleri, sırayı ve ek açıklamaları açılır menüleri gösterir.

Protokole 2.4. Ligandları seçmek için, select açılır menüsünü kullanın ve 3D'de seç'e tıklayın, kalıntının işaretli olduğundan emin olun. Pc'deki alt düğmesini veya Mac'teki seçenek düğmesini basılı tutarak, ilk ligand'a tıklayın.

Ardından kontrol tuşuna basın ve seçime eklemek için kalan iki ligana tıklayın. Açılır menüyü kullanarak seçimi kaydedin, seç'i tıklatın, seçimi kaydedin, bir ad girin ve Kaydet'i tıklatın. Select sets açılır menüsü artık üç ligand seçili olarak görünecektir.

Şimdi ligandların beş angstromu içindeki kalıntıları seçin. Mesafeye göre seçilecek açılır menüyü kullanın. Görüntülenen açılır menüde, bloğu yazarak yarıçaplı ikinci öğe mızraklarını beş angstrom olarak değiştirin, görüntüyü tıklatın.

Ardından sağ üst köşedeki X'e tıklayarak pencereyi kapatın. Açılır menüyü tıklatarak beş angstrom etkin sitesini kaydedin, seçimi kaydet'i seçin ve bir ad girmek için klavyeyi kullanın. Ardından Kaydet'i tıklatın.

Şimdi iki kümeyi birleştiren yeni bir seçim oluşturun. Bunlar, belirli kümeler açılır menüsünde birleştirilebilir. Bir PC'de, kontrol iki kümeye veya bir Mac komut tıklamasına tıklayın.

Yine, açılır menüyü tıklatın, seçimi kaydet'i seçin ve yeni bir ad yazın ve kaydet'i tıklatın. Hidrojen bağları gibi etkileşimleri göstermek için analiz menüsünü kullanın ve etkileşimleri seçin. Burada sadece hidrojen bağları ve tuz köprüleri ile ilgileneceğiz.

Bu yüzden bunların geri kalanının işaretini kaldıracağız. Üç ligand seçeceğiz. Ve ikinci set için, beş angstrom içindeki kalıntılar.

Etkileşimleri görüntüle'yi tıklatın ve pencereyi kapatın. Bu, etkileşime giren bazı kalıntıları gösterir, ancak beş angstrom aktif bölgesinin tamamını göstermez. Kümeleri seç menüsünü yeniden kullanacak ekranı görüntülemek için.

Beş angstrom full tıklayın ve sonra açılır menüde, stil yan zincirleri, çubuklar tıklayın. CPK renklendirmesini uygulamak için renk açılır menüsüne tıklayın ve atom'a tıklayın. Protokolün nihai sonucu, proteinin aktif bölgesi ve zıt bir şekilde renklenmiş çubuklar olarak gösterilen ligand ile böyle görünen bir model olmalıdır.

Önemli bağlama etkileşimleri noktalı çizgilerle gösterilir ve protokol sırasında oluşturulan seçimlerden biri içindeki tüm kalıntılar etiketlenir. Jmol arayüzü açılır menüler, araç çubuğu, yapı görüntüleyici, açılır menü ve komut satırını içeren Jmol konsolu içerir. Jmol protokolüne adım 3.4'te başlıyoruz, aktif bir site tanımlamak için beş angstrom içindeki kalıntıları seçiyoruz.

Jmol konsolu, beş angstrom içindeki kalıntıları seçmenin en iyi yoludur. Üç ligand'ın beş angstromu içindeki kalıntıları seçmek için bu komutu yazın. 193 atom seçilir, ancak bunlar tam amino asit kalıntılarını temsil etmez.

Bunları seçmek için, yazılan komutu kullanın, içinde(grup, seçili) öğesini seçin ve enter tuşuna basın. Ek seçim haleleri göründüğüne dikkat edin. Bu kalıntıları çubuk olarak göstermek için, açılır menüyü açmak için sağ tıklatın, stilin, düzenin üzerine gelin ve çubukları tıklatın.

Burada hala boş haleler olduğuna dikkat edin. Bunlar aktif sahadaki su molekülleridir. Sadece su moleküllerini seçmek için bu komutu yeniden yürütebilir ve sonra değiştirebiliriz.

Konsolun içini tıklatın, sonra bu komutu bulmak için yukarı ok tuşlarını kullanın ve yeniden yürütmek için enter'u tıklatın. Su moleküllerini atom olarak göstermek için ligand ve protein seçimini kaldırmak istiyoruz. Bunu yapmak için iki komut yazacağız.

Bağlarımız hetero grubu olarak kabul edilir, ancak su da bir olarak kabul edilir. Bu komut çerçevesinde suyu çıkarmadığımızı tanımlamamız gerekiyor. Enter tuşuna basın ve şimdi sadece su molekülleri seçili.

Açılır ekran menüsüne tıklayın, atomun üzerine gelin ve van der Waals yarıçapının% 20'sini tıklayın. Yeşil magnezyum iyon hala çubuk olarak gösterilir. Daha yaygın olarak iyonlar küre olarak gösterilir.

Jmol konsoluna tıklayın ve mg seçin ve sonra boşluk dolgusu yazın 50% Zincirlerin içindeki ligandlar aynı şekilde renklendirilir. Onları birbirinden ayırmak için ligandları yeniden renklendirerek faydalı olacaktır. Konsolda, Jmol ek videosunda detaylandırdığım bir hile sayfasından kopyaladığım çok satırlı bir komut çalıştıracağım.

Bu protokolün sonucu, çubuk olarak gösterilen proteinin aktif bölgesi ile buna benzeyen bir model olmalıdır. Ve ligandlar bize daha yumuşak bir renk düzeninde sopalar gösterdiler. Sarı çizgiler bağlama etkileşimlerini gösterir ve bireysel kalıntılar istenildiği gibi etiketlenir.

PyMOL arayüzü açılır menüler, yapı görüntüleyici, adlar nesne paneli ve fare kontrolleri menüsü içerir. Ana komut satırı da bu şekilde etiketlenmiştir. İlk protokole 4.4.

Ligandları seçmek için her birini tıklayın. A düğmesine tıklayarak yeniden adlandırılabilen yeni bir seçim açılır. Klavyeyi kullanarak sele harflerini silin ve bunların yerine liganlar yazın.

Enter tuşuna basın. Bu seçimi etrafındaki alanı tanımlamak için kullanabiliriz. A düğmesini tıklatarak başlayın ve yinelenen menü öğesini seçin.

Bu yeni seçimde, sel01, A'yı tıklatın ve yeniden adlandır menü öğesini seçin. Klavyeyi kullanarak varolan harfleri silin ve etkin yazın. Bu hala üç ligand'ımızı seçiyor, bu yüzden A eylemleri düğmesini kullanarak tekrar değiştirmemiz gerekecek.

Düğmeyi tıklatın, değiştir'i seçin ve seçimi beş angstrom genişletin. Şimdi ligandları ve beş angstrom içindeki kalıntıları yakaladık. S üzerindeki S düğmesi göstermelik.

Proteini farklı şekillerde görüntülemek için buna tıklayın. Bu meyan şeriyi sopa olarak göstereceğiz. Seçimi temizlemek için boş alanı tıklatın.

Bu amino asitleri beş angstrom içinde yakaladı ama suyu yakalayamadı. Tekrar yapabiliriz, seçimi çoğaltabiliriz ve şimdi sadece suyu seçmek için değiştirebiliriz. Eylemler A düğmesinde çoğaltın.

Seçim 2 görüntülenir. Bunu aktif su olarak yeniden adlandıralım. Bu sefer A düğmesini kullanarak seçimimizin etrafındaki atomları seçeceğiz.

Dört angstrom içindeki atomlar. Bu, suyu ve yan zincirlerin bazı atomlarını seçti. Bunu daha fazla değiştirmek için, çözücüyü değiştirmek ve kısıtlamak için A düğmesini kullanın.

Şimdi sadece su moleküllerinin yandığını görebiliyoruz. Yine A düğmesinde bir hazır ayar uygulayabiliriz. Ön ayar, top ve sopa seçin ve şimdi su molekülleri küre olarak gösteriliyor.

Protokolün nihai sonucu, zıt bir şekilde renkli çubuklar olarak gösterilen ligandlardaki aktif site ile böyle görünen bir modeldir. Sarı çizgi çizgileri kutupsal bağlama etkileşimlerini gösterir ve adlar nesne panelinde oluşturulan seçimler kullanılarak tek tek kalıntılar etiketlenir. Protokolün yürütülmesindeki hatalar yetersiz sonuçlara neden olabilir.

Örneğin, tüm protein çubuk olarak görüntülenir. Sorun gidermek için, kullanıcının öncelikle tüm yapının çubuk gösterimini gizlemesi gerekir. Ve sonra S düğmesini kullanarak yalnızca etkin olarak adlandırılan nesnenin çubuk gösterimini yeniden yeniden düşünün.

Burada her program kullanılarak oluşturulan modeller yan yana gösterilir. Enzimin görüntülenmesinde farklılıklar olsa da, dört modelin her birinde aynı temel özellikler ve etkileşimler görülebilir. Komut satırı içeren programlardan birine hakim olmak isteyen bir kullanıcı, yazılan komutları uygulamayı ve değiştirmeyi öğrenmek ister.

Jmol protokolünde belirttiğim gibi, kullanışlı bir araç bir komut hile sayfasıdır. Başvuru yapmak için sık kullanılan kodları içeren düz metin dosyası. İleri düzey bir kullanıcı olmak için, protokolün hangi bölümlerinin uyarlanabilebileceğini ve değiştirilebileceğini anlamak yararlıdır.

Uygulama ile bu protokoller herhangi bir enzim aktif ilgi alanını modellemek için uygulanabilir.