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

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：

1、NCBI网址：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/

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

3、UniProt网址：https://www.uniprot.org/

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

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

软件：

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

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

四、实验操作

1 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；

2 将编号输入到UniProt网站中，得到entry编号

3 将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 将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。

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1个ASU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.