使用分子可视化免费软件对酶活性位点进行建模

注意：每个程序的协议分为十个总体步骤，（1）将结构加载到程序中，（2）识别活性位点中的配体，（3）调整表示，（4）选择5 Å内的残基以定义活性位点，（5）显示酶与活性位点配体的相互作用，（6）将侧链显示为棒并显示/调整活性位点水分子， （7）简化结构，（8）标记配体和氢键侧链，（9）保存渲染在任何时候返回工作或与他人共享，（10）保存图像以进行嵌入或打印。每个协议的步骤1，4和7-10是相同的;但是，由于每个程序的独特操作，当步骤2/3和5/6互换时，某些协议的执行效率更高。 1. 加州大学旧金山分校ChimeraX协议 注：触控板和鼠标控制。要旋转，请单击并拖动或使用双指拖动（鼠标：左键单击并拖动）。要缩放，请收缩和展开 （Mac） 或控制 + 双指移动 （PC） （鼠标：滚轮）。要翻译（即移动整个结构），请按选项+单击并拖动（Mac）或Shift+单击并拖动（PC）（鼠标：右键单击并拖动）。要重新居中，请使用界面顶部的下拉菜单单击 操作 > 查看。 将结构加载到 ChimeraX 中：在 GUI 底部的命令行中，前面是”命令：”，键入：打开 3fgu注意：输入任何键入的行命令后，按键盘上的 return 键执行它。 识别活动位点中的配体：确保有两个表示，一个卡通丝带和棍子。使用鼠标旋转/缩放蛋白质，以最好地可视化蛋白质中心附近显示的配体，这些配体显示为棒状。将鼠标悬停在配体上以显示其名称。 调整表示：使用下面子步骤中的命令对蛋白质和配体进行重新着色，将 CPK 着色应用于非碳原子，然后取消选择所选内容。分子的选定部分以绿色突出显示。 使用界面顶部的下拉菜单更改颜色：单击 “操作”>颜色>矢车菊蓝”。然后，单击 “选择>配体>结构”。要选择颜色，请单击 “操作>颜色>灰色”。要应用 CPK 着色，请单击” 全选>”，然后单击” 操作>异质>颜色”。最后，通过单击” 选择”>清除”来清除所选内容。注意：也可以通过按 Control 并在结构查看器的黑色背景中单击来清除所选内容，也可以通过键入： ~select在命令行中清除选择。默认情况下，对于大多数包含1-4条链的结构，ChimeraX将自动显示配体和离子3.6 Å范围内的水分子和氨基酸残基。 使用下拉菜单隐藏当前显示的原子，方法是单击”操作”>”原子/键”>”隐藏”。 使用下拉菜单显示活性位点中的配体和Mg离子，方法是单击选择>结构 >配体。然后，单击”原子/键>>显示”的操作。接下来，单击”选择>残基>MG”，然后单击”原子/键>显示>作用”。要清除所选内容，请单击”选择>清除”。注意：使用下拉菜单进行选择后，可以通过单击”原子”工具栏中的”隐藏”和”显示”按钮来执行步骤 1.3.3。 选择5 Å内的残基以定义活性位点：在结构查看器中，要选择配体，请按控制+移位，然后用鼠标单击三个配体（即 BCG，ANP和 Mg）中的任何单个原子或键。 接下来，按键盘上的向上箭头键，直到三个配体的所有原子都以绿色光芒突出显示。定义此选择以供将来使用，方法是单击下拉菜单中 的”选择>定义选择器”。在弹出式菜单中，键入：配体 以命名当前选择，然后单击 确定。注意：在步骤 1.4.1 中单击向上箭头太多次将选择整个蛋白质。在这种情况下，单击向下箭头按钮，直到仅选择了三个配体的原子。 使用下拉菜单选择配体5 Å内的残基：单击 选择>区。在出现的弹出窗口中，将”选择”下拉菜单切换为” 残留”，并确保选中顶部框（选中小于 （<） 距离并设置为 5.0 Å）。然后，单击 确定。只有距离小于 5 Å 的残留物才会突出显示。注意：使用命令行可以广泛简化步骤 1.4-1.4.2，方法是键入：名称 冷冻配体 ：BGC：MG：ANP选择区域配体 5 扩展真残基 真 将侧链显示为棒并显示/调整活动位点水分子：使用下拉菜单显示选择，并通过单击 “原子/键>显示>操作 来居中和缩放选择。要使所选内容居中，请单击” 操作”>”视图”。然后，要清除选择，请单击 “选择>清除 “或单击空白区域中的任意位置。 显示酶与活性位点配体的相互作用：使用下拉菜单，然后单击”选择>用户定义的选择器>配体。然后，单击”工具>结构分析>H键” 。在弹出窗口中，确保选中”按选择限制”，下拉菜单设置为”至少选择了一个末端”，并选中”选择原子”，然后单击”确定”。要清除所选内容，请单击”选择>清除”。注：选中 “距离标签 “框以查看以Å为单位的粘合长度。但是，这使得视图非常繁忙。最后，您可以通过单击”颜色”框并在弹出窗口中选择新颜色来更改 H 键的颜色。 简化结构：使用顶部卡通工具栏隐藏卡通或单击下拉菜单： 操作>卡通>隐藏。 标记配体和氢键侧链：使用鼠标选择与配体氢键合的残基（由虚线连接），如步骤1.4所示。然后，在下拉菜单中，单击 “操作”>”标签>残留物>名称组合”。接下来，单击 “选择>配体>用户定义的选择器”。然后，单击” 标记>残留>关闭>操作”。最后，通过单击” 选择”>清除”来清除所选内容。 随时保存渲染以返回工作或与他人共享：在下拉菜单中单击” 文件”>保存”。选择一个位置，输入文件名，然后单击 保存。注意：确保格式设置为：ChimeraX 会话 *.cxs。 保存图像以进行嵌入或打印：首先使用鼠标根据需要定向分子。通过在命令行中键入内容将背景色更改为白色：设置 bg颜色白色最后，单击工具栏中的 快照图标 。图像将保存到桌面。注意：背景颜色在下拉菜单中也可用;在Mac上，单击UCSF ChimeraX>首选项;在PC上，单击”收藏夹”>”设置>背景”。 2. iCn3D协议 注：触控板和鼠标控制：旋转、单击和拖动（鼠标：左键单击并拖动）。要缩放，请收缩和展开（鼠标：旋转滚轮）。要翻译（即移动整个结构），请单击并用两根手指拖动（鼠标：右键单击并拖动）。要重新居中，请将鼠标悬停在顶部下拉菜单中的”视图”上，然后单击”中心选择”。 将结构加载到 iCn3D 中：导航到 iCn3D 基于 Web 的 3D 结构查看器，然后在”输入 MMDB 或 PDB ID”框中键入3FGU以加载文件。 识别活动站点中的配体：将鼠标悬停在下拉菜单中的”分析”上，然后单击” 序列和注释”。序列，在本例中为蛋白质和化学/离子/水，显示在堆叠表中。向下滚动以查看列出的活性位点配体 ANP、BGC 和 Mg。在结构查看器中，将鼠标悬停在活动位点中的配体上（在蛋白质卡通的中心显示为棍子）以查看它们的名称。 调整表示形式：此协议不需要进行初始调整。 选择 5 Å 内的残基以定义活动位点：要选择配体，请使用 选择 下拉菜单，然后单击 在 3D 上选择。确保选中 “残留物 “。 要选择配体，请按住 PC 上的 ALT 按钮或 Mac 上的”选项”按钮，然后使用鼠标或触控板单击第一个配体（例如 BCG）。然后，按 Control 键并单击 ANP 和 MG 配体以将它们添加到选择中。注意：配体在被选中时将以黄色突出显示。 使用下拉菜单保存此选择：单击 “选择”>保存选择”， 然后使用键盘在弹出窗口中输入名称（例如 ，3Ligands），然后单击” 保存”。现在将出现”选择集”弹出窗口。注意：如果选择不正确，请单击”选择>清除选择”。 选择配体 5 Å 范围内的残基：在下拉菜单中，单击 “按距离选择>”。在出现的弹出菜单中，通过键入块，将第二个项目（带半径的球体）更改为 5 Å。单击框内单词 “显示”，然后单击右上角的十字号以关闭窗口。注意：在步骤 2.4.3 中出现的弹出菜单中，将第一组输入保留为”已选择”，第二组保留为”未选定”。请注意，单击” 显示 “时，5 Å 内的原子/结构将高亮显示并发出黄色光芒。 使用下拉菜单保存5 Å活动站点：将鼠标悬停在”选择”上，然后单击”保存选择”，使用键盘在弹出窗口中输入名称（例如，5Ang），然后单击”保存”。 接下来，创建一个组合两组（5Ang 和 3 配体）的新选区：在”选择集”弹出式菜单中，按住 Ctrl 键单击 （PC） 或命令单击 （Mac） 5Ang和3 配体。单击”选择>保存选择”，使用键盘键入名称（例如，5AFull），然后单击”保存”。 显示酶与活性位点配体（如氢键）的相互作用：将鼠标悬停在下拉菜单中的分析上，然后单击 相互作用。将出现一个包含所有非等效交互的综合弹出菜单。 取消选中除”氢键”和”盐桥/离子”复选框之外的所有内容。单击 “3配体 “以选择第一组，单击 “5Ang” 以选择第二组。单击显示 “3D 显示交互”的框内文本。通过单击右上角的十字标志关闭窗口。注：接触/相互作用可能代表感应偶极子诱导偶极子相互作用，这通常会使显示器繁忙。如果需要，可以更改任何类型交互的距离。 要仅显示氢键，请单击”选择集”弹出窗口中的 “5Afull”。 然后，将鼠标悬停在下拉菜单中的”分析”上，然后单击 “Chem.绑定>显示”。 将侧链显示为棒并显示/调整活动位点水分子：使用选择集弹出菜单，然后单击 5AFull。然后，在下拉菜单中，单击 样式 > 侧链 > 棍子。要应用 CPK 着色，请单击” 原子颜色>”。最后，单击样式 >水>球体 （如果您更喜欢较大的水分子）。 简化结构：在”选择集”弹出菜单中，单击 “5AFull”。然后，在下拉菜单中，单击” 查看>查看选择 “（仅查看 5AFull 绑定站点）。接下来，单击” 样式>蛋白质>棒 “（将蛋白质链显示为棒状而不是色带）。 要将配体的碳原子着色为对比色，请单击”选择集”弹出窗口中的”化学品”。然后，在下拉菜单中，单击查看> 查看选择。接下来单击”选择>3D选择”（确保选中”原子”）。使用步骤2.4.1中描述的控件，使用鼠标和键盘选择BGC和ANP中的所有碳原子。然后，在下拉菜单中单击”颜色>单色>青色>青色” 。 要重新显示整个活动站点，请使用”选择集”弹出窗口单击”5AFull”。然后，在下拉菜单中，单击”查看>查看选择”。 标记配体和氢键侧链：使用”选择集”弹出窗口选择 Interface_all，然后在下拉菜单中单击” 分析>”标签>每个残留物和数量”。注意：每次要添加标签时，您都必须重新选择”每残留物和数字”，即使菜单项已从以前的标签中选中。 随时保存渲染以返回工作或与他人共享：在下拉菜单中，单击” 文件”>”共享 链接”。复制短 URL（例如：https://structure.ncbi.nlm.nih.gov/icn3d/share.html?r83NqCz41bu7cmcs8）并将其粘贴到浏览器上。 保存图像以进行嵌入或打印：在下拉菜单中，单击 “选择>切换突出显示”。然后，单击 “样式>背景>白色”。最后，单击” 文件”>”将文件保存>iCn3D PNG图像”， 然后选择所需的大小。 3. Jmol协议 注：触控板和鼠标控制：要旋转，请点按并拖动（鼠标：左键点按并拖动）。缩放：使用两根手指垂直滚动（鼠标：按住 Shift + 左键单击 + 垂直拖动）。要翻译（即移动整个结构）控件 + alt + 单击并拖动 （PC），控制 + 选项 + 单击并拖动 （Mac）。要重新居中：shift + 在结构查看器窗口的空白处双击。 将结构加载到 Jmol 中：使用 GUI 顶部的下拉菜单，通过单击” 文件”>控制台”来设置具有该结构的工作空间。然后，单击” 文件>获取PDB”。在弹出窗口中，键入 ：3fgu然后，单击 确定。注意：或者，使用 Jmol 控制台加载结构，方法是键入 ：load = 3fgu注意：输入任何键入的行命令后，按键盘上的 return 键执行它。 调整表示形式：通过右键单击（或按住 Control 并单击 ）”结构查看器”窗口中的任意位置来打开弹出菜单。 要将蛋白质更改为卡通表示，请在弹出菜单中，单击 “选择>选择光晕”。接下来，单击 “全选>蛋白质>”。最后，点击 样式>方案 > 卡通。注：选择光晕会在所有选定的原子周围放置一个黄色轮廓（发光）。 使用顶部下拉菜单隐藏水，方法是单击” 显示>选择>水”。接下来，单击” 显示>原子>无”，最后单击” 显示”>”选择>无”。 识别活动位点中的配体：使用鼠标放大活动位点，然后使用子步骤中的命令将配体显示为棒状。注意：加载文件时，配体名称将显示在 Jmol 控制台中。您还可以使用弹出式菜单查看绑定的配体名称，方法是单击 “选择hetaTM>>异种”。 用鼠标将鼠标悬停在配体上以查看其名称。活动地点靠近结构的中心;配体MG，BGC和ANP位于活性位点。 选择配体 BCG 和 ANP：使用 Jmol 控制台，键入：选择 BGC、ANP 要将配体 BCG 和 ANP 显示为棒状，请使用弹出式菜单，然后单击 样式 > 方案 > 棒。 选择 5 Å 内的残基以定义活动位点：在 Jmol 控制台中，键入以下命令以选择三个配体的 5 Å 内的原子：在 （5， （bgc，anp，mg）） 要选择完整的氨基酸残基，请在控制台中键入以下内容，然后按 Enter选择在（组，已选）注：Jmol 控制台是选择 5 Å 内残留物的最佳方式。 将侧链显示为棍子并显示/调整活动部位的水分子：右键单击以显示弹出菜单，然后将鼠标悬停在 “样式>方案”>棒”上。注意：步骤 3.5 以棒表示形式显示活动站点侧链。结构中仍然会有一些空的光晕，代表活性位点中的水分子。 在 Jmol 控制台中，重新执行以下命令：在 （5， （bgc，anp，mg））注意：要重新执行命令，请在控制台中单击，然后使用键盘上的箭头键，直到出现该命令，然后单击 Enter 以重新执行该命令。 要显示水分子原子，请通过键入以下两个命令从选择中删除配体和蛋白质：选择去除组蛋白选择删除组异质而不是水 要显示水分子，请单击下拉菜单 显示。将鼠标悬停在Atom上，然后单击 20%范德华。绿色的镁离子仍将显示为棒状。通过在 Jmol 控制台中键入以下命令，在更常见的球体表示中显示镁离子：选择毫克空间填充 50% 重新着色配体以将其与蛋白质区分开来：在Jmol控制台中，键入以下内容以执行以较浅的配色方案重新着色配体的命令：选择（bgc，anp）和碳;颜色 [211，211，211]选择（bgc，anp）和氧气;颜色 [255，185，185]选择（bgc，anp）和氮气;颜色 [150，210，255]选择（bgc，anp）和磷;颜色 [255，165，75]选择毫克;颜色 淡绿色 显示酶与活性位点配体的相互作用：使用Jmol控制台，执行以下命令的每一行：定义利宾德（ANP，BGC，MG）在 （5， （bgc，anp，mg））选择删除组异质而不是水 要显示线条来说明氢键，请在 Jmol 控制台中键入以下命令：连接 3.3 （木质素和 （氧气或氮气）） （选择和 （氧气或氮气）） 支柱黄色然后，通过在控制台中键入以下命令来修改线条的粗细：全选;支柱 0.1;选择无 简化结构：要隐藏蛋白质的卡通并清除选择，请在Jmol控制台中键入：全选;卡通关闭;选择无 标记配体和氢键侧链：在弹出窗口中，单击” 设置拾取>选择原子”。单击其中一个氢键残基中的原子。氨基酸和残基编号显示在控制台中。然后，使用控制台键入标签，例如：标签 Glu-256 随时保存渲染以返回工作或与他人共享：在顶部菜单中，单击相机图标。键入文件名并选择要保存的位置。注： 导出的 JPEG 文件（.jpg）包含导出时图像在显示窗口中显示的信息，以及模型的当前状态。要重新加载模型，请打开 Jmol 并将保存的 JPEG 文件拖动到 Jmol 显示窗口中。 保存图像以进行嵌入或打印：在 Jmol 控制台中，通过键入以下内容将背景重新着色为白色：背景 白色与步骤3.9一样，单击相机图标并保存文件。 4. PyMOL协议 注：触控板和鼠标控制：要旋转，请点按并拖动（鼠标：左键点按并拖动）。缩放、收缩和展开（鼠标：右键单击并拖动）。要翻译（即移动整个结构），请控制+单击并拖动（鼠标：命令+左键单击并拖动）。要重新居中，请转到右侧的对象面板，然后单击”>方向”或”居中”。 将结构加载到 PyMOL 中：在 GUI 顶部附近的命令行中（前面是”PyMOL>”），键入：获取 3FGU注意：输入任何键入的行命令后，按键盘上的 return 键执行它。 调整表示形式：在 PyMOL 窗口右侧的名称/对象面板中，在”3FGU”右侧单击 H > Waters。 识别活动站点中的配体：首先通过单击顶部下拉菜单打开序列查看器： 显示>序列。 向右滚动灰色条，直到找到配体名称（BCG、ANP、MG、K）。注意：有两种表示形式，卡通丝带和棍子;配体显示为棒状。确保右下角面板上鼠标控件中的选择模式设置为 “残留和 3 按钮查看模式”， 方法是单击这些名称以切换选项。 使用鼠标旋转和缩放以使配体可见。 选择5Å内的残基以定义活性位点：要选择活性位点中的配体，请在结构查看器中单击每个配体（BCG，ANP，MG）。在名称/对象面板中弹出一个新选择;在这个名为”sele”的新对象的右侧，单击 A按钮， 然后单击弹出菜单中的” 重命名 “。注： 要清除不需要的选择，请单击结构查看器中的空白区域以取消选择。 使用键盘，删除出现在结构查看器窗口左上角的字母”sele”，然后键入：配注意：步骤4.4-4.4.1可以使用命令行完成;类型：sele 配体，resn BGC+ANP+MG 使用此选择通过首先复制配体来定义配体周围的区域，单击配 体>>复制” 。然后，单击 sel01>>重命名使用键盘，删除字母”se101″，然后键入：积极 修改此选择以显示 5 Å 内的残留物：在名称/对象面板中，单击 活动> A >修改>> 5 A，残留物。然后，要将这些残留物显示为棒状，请单击 活性> S > 甘草>棒。最后，在结构 查看器 中的空白处单击以清除所选内容。注意：步骤 4.4.3 可以使用命令行完成，键入：sele 活性，所有配体的 5 个以内显示摇杆， 活动 将侧链显示为棒状并显示/调整活性位点水分子：在名称/对象面板中，单击 配体> A >重复。要重命名所选内容，请单击 Sel02 > 重命名所选内容>。删除结构查看器右上角显示的重命名菜单中的字母，然后键入：active_water 要调整新选择以包含活性位点水分子，请单击active_water > A > 修改> 4埃内>原子周围 。要进一步修改并限制为水分子，请单击 active_water > A >修改>限制>为溶剂。 最后，单击 active_water > > 预设>球和棍子。注：GUI允许在4 Å内进行选择;line 命令允许为氢键水分子选择更合适的 3.3 Å 距离。球体的范德华半径不能在 GUI 中设置，但”球和棍子”选择接近 0.5 Å。注意：可以使用命令行执行步骤 4.5-4.5.1，方法是键入以下代码的每一行：选择active_water，（配体）在3.3左右）和（resn HOH）显示球体，active_water改变active_water，vdw=0.5重建 显示酶与活性位点配体的相互作用。通过单击活动>放大活动站点 > 缩放。要查找配体和活性位点之间的极性接触，请单击 配体> A > 查找>>任何原子的极性触点。通过单击 “S >标签”ligands_polar_contacts >将距离显示为标签。 简化结构：通过单击名称/对象面板中的 3FGU>H>卡通 来隐藏蛋白质的卡通，该卡通隐藏不在活性位点中的蛋白质部分。接下来，通过单击名称/对象面板中的 ligands_polar_contacts >H>标签 来隐藏氢键长度的标签。 要为配体着色以将其与蛋白质区分开来，请单击 配体>C>按元素>CHNOS， 然后选择”C”为青色（浅蓝色）的选项。注意：可以使用命令行执行步骤 4.7.1。类型：颜色青色，配体颜色原子，配体和！elem C 标记配体和氢键侧链：在名称/对象面板中，在任何对象名称右侧的按钮上，单击 活性> L >残基。 随时保存渲染以返回工作或与他人共享：在下拉菜单中，单击” 文件”>”将会话另存为”。然后，在弹出窗口中选择一个位置，键入文件名，然后单击 保存。 保存图像以进行嵌入或打印：首先，通过单击” 显示>背景”>白色”，在下拉菜单中将背景更改为白色。将图像导出为新文件，方法是单击” 文件”>将图像导出为> PNG。