蛋白质3D建模,酶与底物分子模拟对接 autodock(5)

3. 萘双加氧酶的同源建模

本节主要利用3种不同建模工具，将上述9种来源不同的NDO三维建模，再用3种模型评价工具进行考核评价，筛选出优质模型，用来分子对接。

3.1建模工具

所用建模工具有：swiss-model，PHYRE2，Geno3D 模型评价工具有：Verify3D，Errat，Ramachandran Plot

3.2 实验结果与讨论 3.2.1萘双加氧酶模板筛选

将上述9种序列在PDB数据库中进行同源搜索，将搜索结果按照同源性高低排列，结果见表3.1

表3.1 9种萘双加氧酶序列的同源搜索结果

Table 3.1 result of homology searching

1 1NDO 50 2GBW 50 2HMJ 50 2CKF 49 2BMO 47 2XSH 37

2 1NDO 100 2HMJ 99 2BMO 82 2GBW 43 2CKF 41

3 1NDO 100 2HMJ 89 2BMO 82 2GBW 43 2CKF 41

4 1NDO 96 2HMJ 96 2BMO 82 2GBW 43 2CKF 42

5 1NDO

90 2HMJ

90 2BMO

81 2GBW

44 2CKF

43

6 2B1X 100 2XSH

38 1NDO

36 2BMO

36 2GBW

35 2HMJ

35

7 2GBW

100 2CKF

91 2HMJ

43 1NDO

43 2BMO

41

8 1NDO

100 2HMJ

89 2BMO

82 2GBW

43 2CKF

41

9 2B1X

92 2XSH

38 2GBW

35 1NDO

35 2BMO

35 2HMJ

34

从同源搜索的结果看来，第2、3、8三条序列与1NDO的相似性为100%，决定直接用其晶体结果作为分子对接材料；第6条序列与2B1X的同源性为100%，直接用其晶体结构作为分子对接材料；第7条序列与2GBW的同源性为100%，直接用其晶体结

构作为分子对接材料。剩下需要建模的只有第1、4、5、9四条序列。

筛选模板的条件是优先选择同一性高、分辨率高的结构做模板，同等情况下优先选择与底物形成复合物的结构。将能够满足做模板的序列筛选出来，见表3.2。

表3.2 模版初筛结果

Table 3.2 preliminary result of preliminary screening template 2HMJ 2BMO 2GBW 1NDO

分辨率 1.5 1.2 1.7 2.25

复合物结构 1o7g 2BMR\\2BMQ

2GBX 无

综上所述，选择分辨率较低（1.2），同一性较高（均大于30%），且有与底物形成的复合物晶体结构（2BMR/2BMQ）的2BMO作为建模模板。

将9条序列与模版进行交叉比对，按照同源性高低，将序列分为3组，分组结果按照颜色深浅进行区别。结果见表3.3

表3.3 萘双加氧酶序列与模板交叉比对结果

Table 3.3 result of NDOs cross-alignment with the sequence of template

SeqA 2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

2BMQ_A

Length 447 447 447 447 447 447 447 447 447

SeqB 8 4 2 3 5 1 7 6 9

Name

tr|A9YUA0|A9YUA0_COMTE sp|O07824|NDOB_PSEFL sp|P0A110|NDOB_PSEPU sp|P0A111|NDOB_PSEU8 sp|Q51494|NDOB_PSEAI

phnAc

tr|A2TC87|A2TC87_SPHYA tr|Q9X3R9|Q9X3R9_9NOCA tr|C1BE09|C1BE09_RHOOB

Length 432 449 449 449 449 437 454 470 468

Score 89.0 82.0 81.0 81.0 80.0 44.0 40.0 36.0 35.0

（a）与2MBQ_A相似度较高

包括：POA110、POA111、O07824、Q5494、A9YUA0 （b） 与2MBQ_A相似度中等 包括：phnAc、A2TC87

（c）与2MBQ_A相似度较低 包括：C1BE09、Q9X3R9

3.2.2萘双加氧酶的同源建模

选择2BMQ_A(2BMQ的α链)作为模板，利用实验材料上述的三个工具，对1、4、5、9序列进行建模。如图3.1所示是模板2BMQ_A与JM-2的模型mod1比较，模板是绿色，模型是红色。上述氨基酸序列所对应的建模结果（或者晶体结构）统一对应命名为mod1~mod9，中文名为模型一到模型九。

图3.1 模板2BMQ_A的晶体结构与JM-2所建模型的比较 Fig3.1 JM-2 model compared to template 2BMQ_A crystal structure

3.2.3模型评价

将建好的模型分别用三种不同的评价方式进行评价，选出质优模型，用来分子对接。 （1）Errat

ERRAT会对你提交的模型晶体化学精度给出一个Overall quality factor 值，一般好的高分辨率晶体结构其Overall quality factor值会达到或高于95%，结果见表3.4。 （2）Veirfy3D

Verify 3D是结合蛋白质一级结构（氨基酸序列）和其三维模型的一个评价方法，以蛋白质结构数据库中好的模型为参考，对每个氨基酸给出一个值（有正有负）。所有值加起来后的总值越大越好。结果见表3.4。 （3）R-plot

R-plot(拉氏图)根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离，规定成对二面角的相邻肽基构象哪些是允许的，哪些是不允许的。当然模型结构中的氨基酸在允许区（favored）比例越大越好，在非允许区（outlier）比例越小越好。结果见表3.4。

统计每种建模方式做出的模型的得分，结果见表3.4。

表3.4 模型评价结果平均值

Table 3.4 the average assessing result of all methods

Tools 2MBQ.A Swiss-model Phyre2 Geno 3D Verify 3D 189.27 85.36 162.33 161.63 Errat 96.270 43.026 74.163 85.112 R-plot（favored） 97.0 78.4 94.5 90.8 R-plot（outlier） 0.2 4.9 1.0 3.7 表中数据位3种评价方式对三种建模工具的评价平均分，第二列为三种评价方式对模板的评分。终上所述，Phyre2在这3个同类工具中，在R-plot、Verify3D 2个中得分最高，所以我们采用Phyre2的建模结果作为我们以后分子对接的材料。

3.3 小结

通过以上实验，筛选出选择分辨率较低（1.2），同一性较高（均大于30%），且有

与底物形成的复合物晶体结构（2BMR/2BMQ）的2BMO作为建模模板；采用swiss-model、Phyre2、Geno3D三种方式建模；通过Verify3D、Errat和R-plot三种评价方式，Phyre2在这3个同类工具中，在R-plot、Verify3D 2个中得分最高，所以我们采用Phyre2的建模结果作为我们以后分子对接的材料。

4. 萘双加氧酶与PAHs的分子对接

本章主要利用分子对接工具，将16种不同的PAHs分别与上述9种模型做对接，考察对接结果。同时影响对接结果的蛋白分子的活性中心氨基酸类型和漂移情况作研究，提出活性中心改造方向。

4.1实验准备

4.1.1分子对接工具准备

Autodock tools（ADT），chembioOffice2010，Pymol 4.1.2 PAHs分子构建与优化

1）将常见的16种PAHs的结构编号，用chembiooffice2010中的chembiodraw画出16个分子，以编号命名。

2)用chembio3D的MM2优化方式将16个分子优化，纠正原子错误、类型丢失等错误，保存为mol2格式，结果如图4.1。

图4.1 萘的mol2格式

Fig4.1 the mol2 formula of naphthalene

4.1.3初始模型的修饰

将Phyre2所建8个模型通过与2BMQ_A对比，在相同位置上添加Fe，使其与活性

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