蛋白对接_分析方法 | Rosetta使用教学 —Proteinprotein dock模块(刚性对接)

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蛋白-蛋白对接一直是分子模拟中非常重要同时非常难解决的问题,相较于小分子与蛋白之间的对接,蛋白-蛋白对接如今较不成熟。在蛋白-蛋白对接之前,最好能够搜集更多的文献进行支持,让模拟的结果不空洞,才能保证对接的准确性。

蛋白-蛋白对接如今比较著名的软件有Hex Protein Docking,ZDock,rDock,以及Rosetta等等。其中Hex Protein Docking算法复杂且每次耗时极长,ZDock一般作为前期的初对接,rDock为ZDock的升级算法,一般将ZDock对接后的前几个得分构象使用rDock进行进一步对接。今天想和大家介绍的是Rosetta的蛋白-蛋白对接模块,rosetta可谓一个蛋白质处理的全家桶,堪比Adobe在影像处理中的地位。

和其他对接一样,蛋白-蛋白对接也分为柔性对接和刚性对接两种。刚性对接中蛋白质的主链固定只进行移动或是转动,这种方法虽然精度较低,但是耗时短,计算量小,在实际操作中可以用蒙特卡洛算法产生的大量随机来达到期望的精度。柔性对接中两蛋白质的主链进行一定程度的摆动,更加符合实际情况,但是这种方法每次循环耗时长,不过可以用较小样本量达到预定的精度。

演示可以在安装文件的$ROSETTA3/demos/tutorials/Protein-Protein-Docking中查看,ROSETTA3为安装路径。

对接前结构准备

在进行对接前应对对接的位置有预先的了解并将要对接的蛋白放在预计的对接位置,手动生成预对接的结构文件。

Rosetta给的例子为Colicin-D与其抑制剂IMM之间的对接。需要提供两个蛋白结构的输入文件COL_D.pdb和IMM_D.pdb文件,以及1v74.pdb(预对接文件)文件在input_files文件夹下(如果只进行刚性对接可以只准备预对接文件)

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若模型为同源建模等方法进行构建(rosetta本身就可以通过同源建模或者从头建模的方式建立模型),可以先进行relax的模型优化, 模型评价效果不理想可以采用分子动力学软件进行能量最小化的工作,当然如果模型质量较好或者本身为晶体结构也可以跳过这个步骤。

准备flag_local_docking文件

-in:file:native input_files/1v74.pdb   #预对接文件

-unboundrot input_files/1v74.pdb   

-nstruct 1                       #产生对接结构文件的数量一般推荐>500

-partners A_B                   #蛋白chain编号

-dock_pert 3 8                  #移动步长

-ex1                          #使第一和第二侧链二面角的采样增加一个标准偏差

-ex2aro

-out:path:all output_files          #输出文件

-out:suffix _local_dock

运行对接

$>$ROSETTA3/main/source/bin/docking_protocol.linuxgccrelease @flag_local_docking

局部对接优化

局部对接优化是对两个蛋白质的氨基酸接触面更加精确的接触计算

局部优化的对接文件与flag_local_docking类似

-in:file:s input_files/1v74.pdb  #预对接文件

-nstruct 1                  #产生对接结构文件的数量一般推荐>500

-docking_local_refine        #对接模式

-use_input_sc            #使用之前对接生成的打分文件

-ex1                    #使第一和第二侧链二面角的采样增加一个标准偏差

-ex2aro

-out:file:fullatom         #输出文件包含所有原子

-out:path:all output_files

-out:suffix _local_refine

运行对接

$>$ROSETTA3/main/source/bin/docking_protocol.linuxgccrelease @flag_local_refine

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