分子动力学模拟软件_分子模拟软件Discovery Studio教程(十九)：虚拟氨基酸突变提高结合亲和力...

Discovery Studio™ (简称DS)是专业的生命科学分子模拟软件，DS目前的主要功能包括：蛋白质的表征（包括蛋白-蛋白相互作用）、同源建模、分子力学计算和分子动力学模拟、基于结构药物设计工具（包括配体-蛋白质相互作用、全新药物设计和分子对接）、基于小分子的药物设计工具（包括定量构效关系、药效团、数据库筛选、ADMET）和组合库的设计与分析等。

蛋白的氨基酸定点突变可用于酶与抗体的设计，这里利刃君就为大家带来借助Discovery Studio 对一个蛋白-配体复合物进行基于相互作用力的虚拟氨基酸突变教程，以提高复合物的结合亲和力。

1虚拟氨基酸突变

本期教程中利刃君以细胞周期蛋白依赖激酶-2（CDK2）为例进行虚拟氨基酸突变。该蛋白PDB编号为6INL，其带有原配体CVT-313，三维结构由PDB数据库搜索下载。

导入蛋白结构后，对蛋白进行去水、Prepare Protein等处理，并将原配体重命名为Ligand，方便后续操作。

在工具栏中，点击Simulation>Change Forcefield，点击Apply Forcefield，将蛋白赋上CHARMm 力场。

鼠标选中Ligand，点击Edit>Select，在弹出的窗口中设置Selection Mode 为Replace（New Only），Radius 为3，点击Apply。此操作可选中配体周围3埃内的氨基酸残基。

点击鼠标右键选择Group，并将该组命名为mutation，包含了上一步选中的氨基酸残基。

选中mutation组，在工具栏点击Macromolecules>Design Protein>Calculate Mutation Energy (Binding)。

设置Input Typed Molecule 为6inl:6INL。

设置Ligand Chain 为6inl:Ligand_2。

设置Mutation Site 为Single Mutations。

Mutantion Sites 有四个模式可以选择：

Single Mutantions：被选择的氨基酸残基进行单点突变。
Double Mutantions：被选择的氨基酸残基进行两点同时突变。
Triple Mutations：进行三点同时突变。
All Selected Residues：将被选择的氨基酸残基同时突变。
点击Mutantions 参数栏右侧的...。将mutation 组中所有的氨基酸突变为ALA。

点击Run运行任务即可。

运行任务需要时间较久。。。这里就不等任务完成啦，就以软件自带实例进行结果说明。

打开Report 报告，在Summary 栏下的表格会按照突变能(Mutation Energy)从低到高对氨基酸突变的结果进行排序，只展示突变能最高的和最低的各5 个氨基酸突变。

该表格中的Effect 一列若为stabilizing，即表示这种突变会导致亲和力上升，增强相互作用；若为neutral，即这种突变对于亲和力没有影响；若为destabilizing，即这种突变会导致亲和力降低，相互作用关系减弱。

点击Results 栏中Mutation Energy Terms 链接。

在打开的表格中双击Mutation Energy 表头，使突变能从低到高进行排列。

表格中可以看到，最后的7个氨基酸中的Effect of Mutation为DESTABILIZING，表明这些氨基酸的突变会导致亲和力降低，因此这7个氨基酸是受体与配体相互作用的关键氨基酸。

2 饱和突变

为了得到更加详细的氨基酸突变提高酶活力的信息，下面我们对这7个氨基酸进行饱和突变。

首先将这7个氨基酸进行分组，并命名为keyresidues。

在工具栏中，点击Macromolecules>Design Protein>Calculate Mutation Energy (Binding)。

设置Input Typed Molecule 为1aq1:1aq1（以软件实例为例）。

设置Ligand Chain 为1aq1:Ligand_2。

设置Mutation Site 为Single Mutations。

点击Mutantions 参数栏右侧的...，将之前定义的keyresidues组中所有的氨基酸突变为其余19 种标准氨基酸（右侧ALL 中除了ASPH、GLUH、LYSN、ARGN、HSC 之外的所有氨基酸）。

点击Run运行任务。

任务完成后，在Report界面中的Results栏中点击Mutation Energy Terms 链接。

在打开的表格中双击Mutation Energy 表头，可按照突变能从低到高排列。

在结果中可以看到，当Val18 变为Tyr、His、Ile 三种氨基酸可以使得受体配体之间的亲和力有所提高。这些突变目标的预测，可以指导我们进行合理的氨基酸突变，从而可能提高酶的活力。

以上就是利刃君为大家带来的借助Discovery Studio进行虚拟氨基酸突变提高结合亲和力的教程啦~