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Phenix软件快速解析蛋白晶体结构(AlphaFold2与Morda助力)

李国强 |  2022-11-23  | DOI: 10.21769/BioProtoc.v1041
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视频简介蛋白晶体X射线衍射数据解析,主要有实验相位法和分子置换法。随着数据库中的蛋白模板越来越多,分子置换法成为解析蛋白晶体结构的主流。2021年,AlphaFold2出现后,更加推动了分子置换法解析蛋白晶体结构的发展。本视频用Phenix软件进行分子置换。在分子置换前,用AlphaFold2和Morda寻找分子置换最优模板,从而加快分子置换速度和提高Phenix解的正确性。
  • 视频介绍

一、视频摘要

实验原理:Phenix是一款非常实用的结构生物学解析和精修软件,蛋白晶体结构解析主要有分子置换和实验相位法,分子置换是目前主流解析结构方法。利用AlphaFold2数据库和 Morda软件,可以得到相对准确的预测结构,作为模板。再利用Phenix软件,进行分子置换,可以快速解析蛋白晶体结构。

实验目的:教大家如何使用联用AlphaFold2数据库+ Morda软件+Phenix软件,采用分子置换法,快速解析蛋白晶体结构

实验结果:利用本视频的教程,可以对同步辐射光源衍射和处理后的蛋白晶体数据,进行结构快速解析


二、关键词

蛋白晶体,AlphaFold2数据库,Morda软件,Phenix软件,结构解析


三、实验样品信息,试剂、耗材或仪器

1. 样品信息

视频操作教程,无样品

2. 试剂和耗材

视频操作教程,无试剂和耗材 

3. 仪器和软件

网站:

1NCBI网址:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/

2NCBIprotein BLAST工具网址:https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastp&PAGE_TYPE=BlastSearch&LINK_LOC=blasthome

3UniProt网址:https://www.uniprot.org/

4AlphaFold2-EBI蛋白预测结构数据库:https://alphafold.ebi.ac.uk/

5MorDa在线软件网址:https://ccp4online.ccp4.ac.uk/ccp4online/login.jsp


软件:

1PyMoL软件(蛋白结构可视化软件)www.phenix-online.org

2Phenix软件(蛋白结构解析软件)https://www.pymol.org


四、实验操作

准备好目标蛋白序列,将蛋白序列在NCBI中进行BLAST比对,找到Accession编号;

将编号输入到UniProt网站中,得到entry编号

UniProt网站中entry编号输入到AlphaFold2-EBI数据库中,查找和下载该蛋白预测结构

注:对于已经准确知道其基因名或者蛋白名的序列,直接在AlphaFold2-EBI数据库中输入其精确名称也可以。
4
准备好从同步辐射光源收集和处理完的蛋白晶体数据,以及目标蛋白序列和AlphaFold2预测的模板,利用Phenix软件的分子置换法进行蛋白晶体结构解析;

5 如果Phenix得不到解,将同步辐射光源处理完的衍射数据mtz文件、蛋白序列和模板(可选)输入到Morda在线软件,利用Morda,根据电子云,自动搭建模板;

6 Morda搭建好的模板,输入到Phenix软件中,再进行分子置换,从而得到正确的解;

7  利用PyMol软件对解析的蛋白结构进行可视化操作。


本方法优点:蛋白晶体X射线衍射数据解析,主要有实验相位法和分子置换法。随着数据库中的蛋白模板越来越多,分子置换法成为解析蛋白晶体结构的主流。2021年,AlphaFold2出现后,更加推动了分子置换法解析蛋白晶体结构的发展。本视频用Phenix软件进行分子置换。在分子置换前,用AlphaFold2Morda寻找分子置换最优模板,从而加快分子置换速度和提高Phenix解的正确性。


五、注意事项

1.如果AlphaFold2预测的模板,可以用Phenix软件分子置换法解析出来,则Morda步骤可以跳过;

2. Morda软件使用时,需要输入蛋白序列和mtz文件,蛋白模板是可选项,是否输入蛋白模板得到结果的不一样,在分子置换时,两个模板对Phenix的解可能不一样,建议都尝试一下;

3. Phenix软件使用时,需要对数据进行评估,推测1ASU中有多少个copy


六、结果分析(可选)


七、参考文献(可选)

[1] Jumper, J. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-03819-2 (2021).

[2] Tunyasuvunakool, K. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-03828-1 (2021).

[3] A. Vagin, A. Lebedev, Acta Cryst. doi: 10.1107/S2053273315099672 (2015). A71, s19

[4] P. D. Adams, P. V. Afonine, G. Bunkoczi, V. B. Chen, I. W. Davis, N. Echols, J. J. Headd, L. W. Hung, G. J. Kapral, et al. , Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2010, 66, 213-221.


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