Amber构建糖蛋白的方法

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2017年04月06日 18:29:59 翻译: 房筱; 校对: 李继存

【按】以下翻译自Amber 16手册.

13.6.3 使用LEaP构建糖蛋白

本节给出的LEaP命令假定你已经有一个包含糖分子和蛋白质的PDB文件, 并且二者之间的相对构象适当. 即便是为了将最简单的糖与最简单的蛋白质相连接, 也需要你对LEaP命令有透彻的理解, 但这超出了本节的目的. 下面会给出与生成相应PDB文件有关的几个选项(条目5a-5c).

本例中使用的蛋白质是牛核糖核酸酶A(PDBID: 3RN3). 我们使用上面章节的第二个示例中创建的枝状寡糖, 并将其(N-连接)连接到ASN 34以产生核糖核酸酶B.

13.6.3.1 在LEaP中设置糖基化蛋白质的PDB文件

删除PDB文件中所有的HETATM原子. 这些原子通常包括结合的配体, 非结晶的水分子和非配位的金属离子. 如果存在氢原子也要全部删除.

通常, 我们要检查蛋白质文件以确保其中没有重复原子. 这可以通过使用LEaP加载蛋白质后, 检查对应的警告来完成. 对我们要处理的这个特殊例子, 第119位残基(HIS)包含了重复的侧链原子. 删除其中任意一组重复原子即可.

检查PDB文件的开头部分看是否存在二硫键(SSBOND). 3RN3蛋白中有四个二硫键, 存在于下面几对半胱氨酸残基之间: 26-84, 40-95, 58-110和65-72. 将这8个半胱氨酸残基的名称由CYS改为CYX.

目前, 可以将糖分子与丝氨酸SER, 苏氨酸THR, 羟脯氨酸HYP和天冬酰胺ASN连接起来. 必须在蛋白质的PDB文件中手动重命名氨基酸后, 才能将其加载到LEaP中. 修饰的残基名称可取为OLS(O连接的SER), OLT(O连接的THR), OLP(O连接的羟脯氨酸HYP)和NLN(N连接的ASN). 当source leaprc.GLYCAM_06j-1时, 修改后的包含氨基酸残基的库文件会自动加载. 更多信息, 请参阅3.3节中的库文件列表.

准备一个包含蛋白质和糖分子的PDB文件, 其中糖分子相对蛋白质表面的取向适当. 进行这一步操作有几种方法, 包括:

实验用的PDB文件中通常存在一个或多个糖残基. 在这种情况下, 合理的方法是将GLYCAM生成的待连接糖分子, 与实验用PDB文件中的糖分子进行叠合, 然后保存更改后的坐标. 如果你使用这种方法, 记得从PDB文件中删除实验中的糖分子! 还必须保证PDB文件中每个碳水化合物残基以TER与其他残基分开. 还要记得删除糖分子末端的OH或OMe残基. 另外, 实验中的糖分子可以保留在PDB文件中, 只要它们的名称遵循GLYCAM 3字符编码, 并且其原子在PDB文件中的名称和顺序与GLYCAM的标准符合. 这些操作很麻烦, 但确实能成功达到目的. 再次, 请务必确保在蛋白质和碳水化合物, 以及碳水化合物残基和碳水化合物残基之间插入TER.

使用分子建模程序将GLYCAM生成的糖分子与蛋白质对齐, 并将坐标保存在单个文件中. 记住删除糖分子末端的OH或OMe.

使用在线的糖蛋白构建工具http://www.glycam.org. 该工具允许用户上传蛋白质的坐标, 构建糖分子(或从库中选择), 并将其连接到蛋白质. 然后可以下载所需的AMBER文件. 该网站也能用于处理仅含蛋白质的文件, 只要上传到糖蛋白构建工具就可以了, 很方便.

13.6.3.2 示例: 将枝状糖连接到3RN3(N-连接的糖基化)

在这个例子中, 我们假定上面章节中已经生成的糖分子(branch.pdb)在蛋白质文件中相对于ASN 34的取向已经适当, 并且复合物已保存为新的PDB文件(例如, 3rn3_nlink.pdb). 最后一个氨基酸残基应该为VAL 124, 糖分子的名称应该为4YB 125, 4YB 126, VMB 127, OMA 128和OMA 129.

记得将残基ASN 34的名称从ASN更改为NLN. 对于糖分子的结构, 请确保PDB文件中的每个糖残基都以TER与其他残基分开. 不要在这里使用seq命令, 并且所有的连接信息(糖分子之间, 以及糖与蛋白质之间的)都将单独指定.

在xleap中输入以下命令(如果不需要图形界面, 则可以使用tleap). 或者将命令保存到文件中然后source.

source leaprc.GLYCAM_06j-1        # 加载 ff14SB 的 GLYCAM-06 leaprc文件 

source leaprc.protein.ff14SB      # 加载蛋白力场

glyprot = loadpdb 3rn3_nlink.pdb  # 加载蛋白和糖的pdb文件

bond glyprot.125.O4 glyprot.126.C1 # 设定糖之间的键

bond glyprot.126.O4 glyprot.127.C1

bond glyprot.127.O6 glyprot.128.C1

bond glyprot.127.O3 glyprot.129.C1

bond glyprot.34.SG  glyprot.125.C1 # 设定糖和蛋白之间的键

bond glyprot.26.SG  glyprot.84.SG  # 设定二硫键

bond glyprot.40.SG  glyprot.95.SG

bond glyprot.58.SG  glyprot.110.SG

bond glyprot.65.SG  glyprot.72.SG

addions glyprot CL 0              # 添加电荷抗衡离子, 使体系电中性

solvateBox glyprot TIP3P BOX 8    # 添加溶剂

savepdb glyprot 3nr3_glycan.pdb    # 保存pdb文件, top, crd文件

saveamberparm glyprot 3nr3_glycan.top 3nr3_glycan.crd

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