Цель данного занятия ознакомится с возможностями гомологичного моделирования комплекса белка с лигандом.
Используя известную структуру лизоцима форели (1LMP) как образец, надо построить с помощью пакета Modeller модель комплекса лизоцима (LYSC_GORGO) гориллы (Lowland gorilla) с лигандом.
Программе MODELLER для моделирования структуры белков, в качестве входных данных нужны: управляющий скрипт, файл pdb со структурой-образцом, файл выравнивания с дополнительной информацией.

Построим выравнивание последовательности из структуры ID: 1lmp и нашего белка с помощью ClustalW.
Модифицируем файл выравнивания. Переименуем последовательности в >P1;1lmp и >P1;seq, а после имени последовательности моделируемого белка добавим строчку:
sequence:ХХХХХ::::::: 0.00: 0.00
Эта строчка описывает входные параметры последовательности для modeller. После имени последовательности белка-образца добавим строчку:
structureX:1lmp_now.ent:1 :A: 130 :A:undefined:undefined:-1.00:-1.00
Эта строчка описывает, какой файл содержит структуру белка с этой последовательностью, номера первой и последней аминокислот в структуре, идентификатор цепи и т.д. В конце каждой последовательности добавим символы:
/.
Этот символ означает конец цепи белка. Точка указывает на то, что имеется один лиганд. При этом оставляем строчку со звездочкой (*).
Файл с выравниванием: lysc_align.pir.

Модифицируем файл со структурой: удалим всю воду из структуры (в текстовом редакторе), всем атомам лиганда присвоим один и тот же номер "остатка" (MODELLER считает, что один лиганд = один остаток) и модифицируем имена атомов каждого остатка, добавив в конец буквы A, B, C. Смысл операции в том, что атомы остатка 130 имели индекс А, атомы остатка 131 имели индекс В и т.д. . После модификации имен атомов изменим номера остатков на 130.
Модифицированный файл со структурой 1LMP.

Создадим управляющий скрипт.
В скрипте указано:

• что нужно использовать стандартные валентные углы в полипептидной цепи (строчка 4)
  что дополнительно нужно сохранять взаимное расположение определенных пар атомов (3.5 ангстрема);
  В данном случае трех атомов белка, образующих водородные связи с тремя атомами лиганда - строчки 5-7 с ID пар атомов; параметры взаимного расположения атомов пары описаны в строчке 9-10. 3 точки могут однозначно расположить сложную структуру в пространстве, поэтому мы выбираем водородные связи как источник данных точек.
  
• что ковалентные связи в гетероатомах нужно вычислять по расстояниям между атомами (так же, как это делает Rasmol), строчка 12
  
• что имя файла с выравниванием и имена последовательностей образца и моделируемого белка, строчка 13 (а имя файла со структурой содержится в выравнивании)
  
• что число и номера моделей, которые нужно построить (в данном примере 5 моделей), строки 14-15
  
• что пора строить модель строчка 16
  

При поиске атомов, образующих между собой водородную связь считали, что это азоты или кислороды с расстоянием меньше 3.5 ангстрем между ними.

Получено 5 моделей:
model1.pdb
model2.pdb
model3.pdb
model4.pdb
model5.pdb
Все модели очень похожи между собой и на структуру 1lmp, за исключением неструктурированного хвоста из 22 аминокислот на N-конце (в 1lmp хвоста нет). Этот хвост никак не структурировался, так как исходная структура короче и их не по чему структурировать.
Проверим качество моделей и выберем лучшую спомощью сервиса WHATIF.
Оценим модели с помощью: Coarse Packing Quality Control, Ramachandran plot evaluation, Anomalous bond angles.
Спавним модели:

	1	2	3	4	5
Average for range	-1.592	-1.506	-1.657	-1.569	-1.593
Ramachandran Z-score	-0.417	-0.347	-0.541	-0.246	-0.000
RMS Z-score for bond angles	1.378	1.367	1.371	1.343	1.325

• Модель построена плохо, если Average for range меньше -5;
• Ramachandran Z-score показывает, насколько хорошо конформации аминокислотной цепи состветствуют известным;
• RMS Z-score for bond angles должен быть около 1.