手把手教你画蛋白三维结构图

CharlesNice 2017-11-17

展开全文

图1. PDZD7基因候选位点的野生型和突变型蛋白三维结构图，绿色虚线表示氢键，连接两个氨基酸。

上图是文章中展示的PDZD7基因上的p.Arg66Leu突变，从蛋白结构图上可以看到突变导致氢键丢失。要画出这样的图，我们首先打开SWISS-MODEL网站：https://www.swissmodel. ，点击“Start Modeling”：

再在NCBI上搜索PDZD7基因的氨基酸序列：

并将序列复制粘贴到Swiss-Model的输入框中，点击“Build Model”即可：

稍等十分钟左右，会出现如下图所示的结果，根据GMQE和QMEAN选择合适的模型，下载对应的PDB文件。选择的标准是GMQE越高越好，它的取值范围是0~1，表示模型的准确程度，QMEAN最好大于-4，否则会有个大拇指向下的标志，它表示模型的质量。所谓PDB文件，全称是“Protein Data Bank format”，是描述蛋白三维结构的标准文件。

接下来，我们在DeepViewer，又叫Swiss-PdbViewer 的网站https://spdbv./disclaim.html# 上下载软件包并安装，并导入刚才下载的pdb文件。该软件的说明文档长达100多页，逐页看下来并无必要，只需掌握下面的操作即可：

点击主菜单栏的“File –> Open PDB file …”，打开pdb文件，叉掉跳出的inputlog.txt窗口，呈现下面的界面，该界面由三部分组成，主菜单（蓝），图形窗口（红）和控制栏（黄）。如果控制栏没有跳出来，可以点击主菜单栏的“Wind -> Control Panel”调出来：
以上呈现的是蛋白的骨架图，先把它转换成条带图。方法是点击控制栏的第一列“A”，选中所有的氨基酸，此时第一列应该全变成红色，然后点击最后一列“ribn”的“+”键，点击“show”列的“-”和“side”列的“-”，去掉骨架和支链，只留条带。这时图形变得好看了点，只是都是灰色的：
为了把颜色调的好看点，我们打开主菜单的“Prefs -> Ribbons ”，分别修改螺旋结构、片状结构、线圈结构的上、下和侧面的颜色，比如我选择侧面颜色都为灰色，其他分别为橙色，绿色和紫色，得到稍微好看点的图形：
接下来我要标记目标变异的位置“Arg66”，于是在控制栏上找到对应位置，在它的“Show”，“side”和“label”列都点击上，并选择主菜单栏的“Display -> Render in solid 3D”,将氨基酸结构渲染成3D。
为了显示氨基酸间链接的氢键，我依次点击目标位置附近的氨基酸，并选择主菜单栏的“Tools -> Compute H-Bonds”，这时我们看到有绿色虚线出现了，再将没有氢键的氨基酸点没了，只保留和目标位置有氢键关系的氨基酸，得到下面的图形：
可是这个图形看起来太小了，这时可以利用主菜单的三个重要工具来调整，他们从左到右依次表示：移动，放大缩小和旋转。反复调整到最佳大小和角度后，可以点击“File –> Save –> Image”, 将图形保存成想要的图片格式，如果还可能修改，最好也保存一下“Current layer”，这样得到的PDB文件下次打开就仍然是调整后的模样了。
在NCBI下载的氨基酸序列FASTA文件中，修改第66个位置的R为L，重复建模、导入PDB的步骤，观察氢键连接的变化。为了保证野生型和突变型的蛋白结构图调整的大小和角度一致，可以打开“Wind ->Layers Info”, 点击“Vis”，就可以控制导入的两个PDB显示哪一个，并保证显示的是同样的角度。