不管是藥物設(shè)計還是分子模擬，蛋白的結(jié)構(gòu)是必須的，結(jié)構(gòu)的好壞直接影響后期實(shí)驗(yàn)的可信程度。雖然許多蛋白晶體結(jié)構(gòu)已被解析，但仍有許多結(jié)構(gòu)未被解析，好在聰明的科學(xué)家們想出了許多辦法進(jìn)行警惕結(jié)構(gòu)的預(yù)測。市面上有許多建模工具，方法各異，有從頭建模，同源建模等等。這些方法中常用也同時準(zhǔn)確度較高的還是要屬同源建模，其主要原理大致為序列相似的蛋白具有相同的結(jié)構(gòu)，同源建模中最有名氣的工具要屬Swiss-Model以及Modeller。這兩款軟件/在線服務(wù)一直在持續(xù)更新，同時引用也較多。
Swiss-Model是巴塞爾大學(xué)推出的一款在線同源建模服務(wù)器，其使用非常簡單方便，只需要將序列粘入，自動化處理結(jié)果后郵件通知，下面是其簡單的使用方法:
首先點(diǎn)擊右上角Create Account進(jìn)行注冊，僅需輸入郵箱地址后會收到郵箱和密碼，建議使用常用郵箱，因?yàn)楹笃谛枰邮战Y(jié)果。注冊登錄后點(diǎn)擊Start Modelling進(jìn)入項(xiàng)目界面。
在左側(cè)Target Sequence輸入蛋白信息，其支持Fasta，Clustal，UniProtKB等方式，在右側(cè)導(dǎo)航條上用有SupportedInputs，點(diǎn)擊右向下箭頭既可以查看Example，如UniProKB信息,一般下方填寫項(xiàng)目名稱郵箱有Build Model即可自動完成。包括模板選擇，建模優(yōu)化，模型評價等等，非常方便。
若點(diǎn)擊Search for Templates則可以自主選擇建模的模板，其有覆蓋率（Coverage），相似性（Identity），配體（Ligands）和方法（Method）等等信息，其中個人建議根據(jù)不同的情況選擇不同模板，首先覆蓋率與相似性是最需要考慮的，一般情況下越高越好，但若遇到同家族蛋白或二級結(jié)構(gòu)相似蛋白也可以進(jìn)行一定的調(diào)整，若做藥物篩選或分子對接的情況下建議選擇有Ligands的模板，Ligands結(jié)構(gòu)相似的模板更將。結(jié)構(gòu)解析方法X-ray情況要好于NMR，分辨率越低說明結(jié)構(gòu)越清晰，這樣建模出來質(zhì)量更佳。同時可以查看所選序列相似位置以及序列模板的比對情況。一般情況下同樣相似度的均勻相似性要比集中相似性模板構(gòu)建情況要好。最后建模結(jié)果如下界面。
其模型評價主要有兩種方法，一種是比較出名許多同學(xué)都不太會解讀的QMEAN評價：
QMEAN是一種全局和局部模型質(zhì)量的符合評分函數(shù)，其由四種結(jié)構(gòu)描述所構(gòu)成:超多三個連續(xù)氨基酸的轉(zhuǎn)角勢能對局部幾何分析，兩對距離勢能來評價全原子和C-beta之間來的聯(lián)系，溶劑化能描述殘基狀態(tài)。這些評分被拿來與已知高分辨率的晶體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行比較，從而得出結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。
QMEAN值的范圍為0到1,值越高結(jié)果越好，若界面上有個大拇指，表示結(jié)果很佳。
GMQE是一種整體的質(zhì)量估計，其評價參數(shù)來源于建模的模板參數(shù)，同樣得到的分?jǐn)?shù)位于0到1之間。GMQE得分也會參考一定的QMEAN值，分?jǐn)?shù)越高表示結(jié)果越可靠。
當(dāng)然Swiss-Modeller建模方式簡單，可操控性低，對于模型相似度較高的蛋白可以使用這種方法，若模型質(zhì)量較低，可以采用更加強(qiáng)大的Modeller，這款神器我們下期詳細(xì)講解，記得關(guān)注哦！
