拿到一个蛋白预测模型,手头又有同一蛋白的实验结构,往往会想知道两者究竟差在哪儿。有的模型整体折叠很接近,差异主要在末端或一段环区。有的模型只有一个结构域能对上,叠合图看起来也挺整齐。DNASTAR的Protean 3D可以把这些结构放在同一视图里比较,读结果时要把RMSD和参与比对的范围放在一起看。
一、DNASTAR蛋白结构比对怎么做
本地结构文件可以成组打开,NovaFold的预测结果也可以从报告中选取。以两份PDB文件为例,先确定要比较的链,再做结构叠合,比较容易看清结果对应的是哪一部分。
1、把两份结构文件打开到同一个组
如果一份文件是多链复合物,另一份是单链模型,导入后要认清目标链。两个文件各自的链字母只是标识,同为A链也可能代表不同的蛋白。
①、启动【Protean 3D】,点击【File】→【Open Group】,在文件对话框中同时选择两份【.pdb】文件,确认打开。
②、在【Structure View】中检查两份结构是否已经进入同一组,再到【Sequence View】核对链标识和对应序列。若模型和实验结构的残基编号不同,用序列确认对应位置。
③、使用【NovaFold】结果时,从报告中选择要比较的预测结构。若要与本地实验结构一起处理,也可以先将预测结构导出为【.structure】文件,再和实验结构成组打开。
2、选择目标链并运行刚体叠合
①、在【Sequence View】中选中两份结构各自要参与比对的蛋白链。比较单链时,保留目标链的选择,取消同组其他链上的选择。
②、点击【Structure】→【Align Structures】→【Structure Alignment】,选择【TM-Align】或【jFATCAT】刚体比对方法,确认运行。需要比较多组样本时,记下所用方法,后续沿用同一设置。
③、切回【Structure View】,通过【Style】给两份结构设不同颜色,转动视角检查螺旋、折叠片和环区的重叠位置。
刚体叠合通过旋转和平移来摆放结构,保留各自原有的构象。如果两个结构域的相对朝向变了,某个结构域对得很好,另一个仍可能明显错开。
二、DNASTAR蛋白结构比对的RMSD怎么看
RMSD是均方根偏差,表示叠合后参与计算的对应原子位置相差多远,结果以埃为单位。数值越小,这些配对位置贴得越近。差异较大的位置经过平方后占的分量也更大,一段偏离明显的环区就可能拉高读数。
1、在详情面板找到本次比对的数值
①、切换到完成比对的结构组,在【Details】面板中查找【RMSD】。组里放了多个模型时,先核对结果对应的结构,避免把相邻条目的数值记到当前模型上。
②、记录【RMSD】读数,同时记下两个结构的文件名、链标识、输入残基范围和所用算法。如果结果提供实际配对残基数,也一并记录。
2、把读数和实际对齐范围一起比较
①、回到【Sequence View】核对输入的链和残基区间。区分选中多少残基与实际配对多少残基,遇到缺失坐标或算法未配对的片段,分开记录。
②、在【Structure View】里从几个角度查看叠合,分清重合的是整条链的大部分、单个结构域,还是几段二级结构。对报告中没有列出的配对数量,保留可确认的范围信息。
③、比较两个预测模型时,用同一实验结构、同一目标链和同一种算法分别运行【Structure Alignment】。把【Details】里的读数和两次比对的范围并列记录。
举个例子,一次比对覆盖一百八十个配对残基,RMSD为一点六埃。另一次只有四十个配对残基,RMSD为零点八埃。后一个数值说明那四十个位置叠得更紧,前一个结果覆盖的范围则更广。只按数值排序,会把局部重合与整体相似混在一起。
3、用叠合图找出拉开差距的位置
同样的RMSD可以对应不同的形态。一对结构可能是许多位置各差一点,另一对可能是主体贴合,只有末端偏得很远。
①、在【Structure View】里先看主体折叠,再放大末端、连接区和环区,确认偏离集中在哪一带。
②、在【Sequence View】中选中偏离片段对应的残基,回到【Structure View】查看高亮位置。若视图中某段断开,再核对该段是否缺少坐标。
三、DNASTAR蛋白结构比对怎么单独比较结构域
整链结果看出差别后,可以用同一对结构再做一次局部比对。整链叠合保留结构域之间的相对位置,局部重新叠合则便于看清这个结构域自身的形状是否接近。
1、选取对应区间重新叠合
①、保留原来的整链比对窗口,再用【File】→【Open Group】打开同一对结构,单独用于局部比较。
②、在【Sequence View】中分别选中两条链上对应的结构域。若两份文件的编号有偏移,按序列和已知的结构域边界选取,各自记下起止残基。
③、用【Structure Alignment】按原算法重跑,在【Details】中读取局部【RMSD】,再回到原窗口比较该结构域在整链叠合中的位置。
局部重新叠合会重新计算摆放位置。若整链图上一个结构域明显错开,单独叠合后内部却贴得很紧,可以继续检查结构域之间的相对朝向。
2、保存能够区分整链与局部的结果
①、在两组结果的【Style】面板中沿用同一套配色,让实验结构和预测模型在两张图里容易辨认。
②、分别点击【File】→【Export Image】→【Structure】导出叠合图,在图注中写明链标识、残基范围、算法和RMSD。整链图与局部图分别命名。
总结
结构比对有两层结果,一层是参与配对的位置叠得有多紧,另一层是这些位置覆盖了蛋白的哪些部分。把链、区间和算法与RMSD一起记下来,读者才能分清一组数据描述的是整体折叠、单个结构域,还是某段局部构象。如果大家手里的两次比对数值差得很明显,可以先对照它们实际覆盖的片段,再回到叠合图看差异落在哪里。
