蛋白質(zhì)建模方法 Modeller 和Swiss model

第一種方法:? ? ?最簡(jiǎn)便的方法,swiss_model建模

材料準(zhǔn)備：一段已知的氨基酸序列：（本篇文章采用從modeller的基礎(chǔ)教程里的TvLDH）

打開swiss model官網(wǎng)? ? (https://swissmodel.expasy.org/)

開始：一鍵建模 Builde Model

下一步：將氨基酸序列粘貼到如下文本框

第三步：點(diǎn)擊 Build Model開始建模，swiss model 網(wǎng)站會(huì)將你的剛剛復(fù)制到文本框的上傳到后臺(tái)，后臺(tái)建模器會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)最為相似的蛋白質(zhì)序列，作為模板進(jìn)行建模。這個(gè)過(guò)程大概需要5到10分鐘

第四步：得到結(jié)果(づ?●─●?)づ，嘻嘻

不過(guò)大家看紅框的地方序列相似度100%，說(shuō)明這個(gè)模型已經(jīng)被建立過(guò)來(lái)，而且這個(gè)被建立過(guò)的模型已經(jīng)上傳的世界蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)了，如果你沒有特殊的需要，這個(gè)模型（如圖中4uum）的可靠性非常高了，你就不用再建了，當(dāng)然這里我們?nèi)匀皇褂眠@段序列，因?yàn)樗莔odeller官網(wǎng)給的序列，為了方便大家按照modeller官網(wǎng)的教程步調(diào)一致。

關(guān)于Modeller建模

? ? ??前言：?swiss model建模簡(jiǎn)單方便，可靠性高，但是它不能進(jìn)行多模板建模，而且也不能修改其中你想優(yōu)化的序列片段，那modeller就提供了另一種方法，靈活性高，可進(jìn)行多模板建模，和序列片段優(yōu)化，雖然操作相對(duì)有些繁瑣，不過(guò)這對(duì)于理解建立蛋白質(zhì)模型的思路和歷程都很有幫助。

? ? 本篇教程和其他教程略有不同的地方：

? ?1：采用在Pycharm直接運(yùn)行腳本文件，而不同于如圖5，在Modeller終端運(yùn)行腳本。

? 2：在搜索模板的步驟，我們采用了Swiss model搜索模板的方法。

這兩種操作都是官網(wǎng)提供的思路，也是modeller建模，腳本運(yùn)用的靈活之處，也為了大家更方便的學(xué)習(xí)和操作。

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第二種：運(yùn)用modeller建模

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? ? ? 第一步：材料準(zhǔn)備

? ? ??材料準(zhǔn)備：一段已知的氨基酸序列：（從modeller的基礎(chǔ)教程里找 , 以官網(wǎng)給的TvDHL為例 ）注意要修改為? .ali? 的格式哦，如 TvLDH.ali ，直接重命名修改后綴名即可。

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MSEAAHVLITGAAGQIGYILSHWIASGELYGDRQVYLHLLDIPPAMNRLTALTMELEDCAFPHLAGFVATTDPKA

AFKDIDCAFLVASMPLKPGQVRADLISSNSVIFKNTGEYLSKWAKPSVKVLVIGNPDNTNCEIAMLHAKNLKPEN

FSSLSMLDQNRAYYEVASKLGVDVKDVHDIIVWGNHGESMVADLTQATFTKEGKTQKVVDVLDHDYVFDTFFKKI

GHRAWDILEHRGFTSAASPTKAAIQHMKAWLFGTAPGEVLSMGIPVPEGNPYGIKPGVVFSFPCNVDKEGKIHVV

EGFKVNDWLREKLDFTEKDLFHEKEIALNHLAQGG

第二步：搜索模板

? ? ? ? 運(yùn)行：搜尋模板：在Modeller通過(guò)用build_profile.py和compare.py兩個(gè)python腳本，來(lái)篩選與目標(biāo)序列相似的模板。耗時(shí)較長(zhǎng)，而且對(duì)比的數(shù)據(jù)庫(kù)pdb_95.pir有限，在這里我們采用swiss model網(wǎng)站的搜尋模板功能

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? ? ?結(jié)果：找到模板，為了和官網(wǎng)教程保持一致，這里還是按照官網(wǎng)給的1bdmA模板

第三步：模板與目標(biāo)序列對(duì)齊

運(yùn)行：用align2d.py腳本使目標(biāo)序列這里用的是TvDHL和模板對(duì)齊，模板用.pdb格式

結(jié)果：生成TvLDH-1bdmA.pap文件

第四步：建立模型

運(yùn)行：用model-single.py進(jìn)行建模

結(jié)果：TvLDH.B99990001.pdb? ??

TvLDH.B99990002.pdb? ?

TvLDH.B99990003.pdb? ?

TvLDH.B99990004.pdb?

TvLDH.B99990005.pdb

注意：可以根據(jù)自己的需要選擇要建模的個(gè)數(shù)，同時(shí)建模個(gè)數(shù)越多，耗時(shí)也越長(zhǎng)，但是建出好模型的概率也會(huì)越大。

篩選最優(yōu)建模結(jié)果：從model-single.log篩選最優(yōu)的模板，一般看molpdf分?jǐn)?shù)最低的。

第五步：評(píng)測(cè)畫圖

運(yùn)行：用evaluate_model.py腳本對(duì)建立的蛋白質(zhì)模型進(jìn)行評(píng)測(cè)

結(jié)果：得到TvLDH.profile文件

用gnuplot或者 plot_profiles.py畫圖

那在這里我們直接用?plot_profiles.py畫圖了，?plot_profiles.py在官網(wǎng)給的basic example文件里有。

當(dāng)然如果你習(xí)慣用gunplot軟件畫圖，也可以達(dá)到同樣的效果。如果你沒有這個(gè)軟件的話，這里提供一個(gè)下載鏈接https://jaist.dl.sourceforge.net/project/gnuplot/gnuplot/5.4.3/gp543-win64-mingw.exe。使用命令行語(yǔ)句，'plot "TvLDH.profile" using 1:42 with lines'

我們這里采用plot_profiles.py

這個(gè)pylab模塊在Matplotlib庫(kù)下，所以要提前安裝Matplotlib 在終端Terminal 執(zhí)行命令 pip install matplotlib即可

?在這里要注意一個(gè)事項(xiàng)，evaluate.py第一次運(yùn)行一次，那么我只能得到一個(gè)畫圖的數(shù)據(jù)文件TvLDH.profile，但是我們還需要模板Template所用的數(shù)據(jù)，也就是圖中的綠線（Template）所用的數(shù)據(jù)，所以我們需要修改一下evaluate.py腳本，把下圖中圈紅線的修改一下，運(yùn)行一下evaluate.py得到畫模板線的數(shù)據(jù)1bdmA.profile文件。

? ? ? ?如果大家有Python基礎(chǔ)的話，理解起來(lái)還是很簡(jiǎn)單的，當(dāng)然對(duì)這些腳本的簡(jiǎn)單理解和修改，也能很好的幫助大家理解modeller建模過(guò)程，如果大家感興趣的話，Ctrl+左鍵，可以直接查看一些方法的源代碼，進(jìn)一步了解建模所運(yùn)用的數(shù)學(xué)算法，如果不了解Python的話也沒關(guān)系啦，按照我介紹的步驟也能得到結(jié)果，同時(shí)我也會(huì)上傳一些步驟視頻。

修改為下圖：

最后一步：運(yùn)行plot_profiles.py，生成dope_profile.png如下圖，學(xué)會(huì)制作這個(gè)圖很重要哦，接下來(lái)的多模板建模還要用到畫圖。

? ?加油，各位！

寫的不好的地方，多多見諒(づ?●─●?)づ，有什么疑問(wèn)的地方，歡迎評(píng)論留言，別忘了點(diǎn)贊哦

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