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发表于 2013-1-6 22:04:48
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其次，针对我们酶学工作者，这些模拟手段都能用于什么实际问题的解决呢？1. 我想知道我的蛋白结构 ...
其次，针对我们酶学工作者，这些模拟手段都能用于什么实际问题的解决呢？1. 我想知道我的蛋白结构和别人的有多相似，活性位点的差异，有木有这个家族共同的结构特征？请用同源模建张老师意见：酶的家族最保守的特征应该是催化中心吧。是否具有这个家族特征最好用blast与同家族的蛋白在序列上做一下比较吧。同源建模是利用了别人的结构做的参照，相似部分照抄（那对于比较是没有意义的）、不同的部分是loop区，还要做renfine。因此，同源出来的可能比较粗糙。然后需要做结构叠合等，也只是给一个参考，不能依赖。总之，比较难。我的意见：谢谢张老师的讨论，其实BLAST是同源模建的一个必须过程，因为同源模建的质量高低很大程度上取决于序列比对的可靠程度，对于序列一致性高的两个蛋白，blast就足够了，如果序列一致性不是这么高，比如接近于30%，我们就需要考虑利用一些更为敏感的比对手段，比如PSI-BLAST等等。我在这里强调的是同源模建对于未测定结构的蛋白的特性的辅助说明能力，其结果的可靠性与操作者个人水平，采用软件的组合等均有很大关系，总之，同源模建方法在辅助说明性质上绝对有其用武之地，不敢苟同张老师的意见。2. 我的酶对底物A作用好，对B不好，为什么？请用同源模建+分子对接+分子动力学(如果条件允许)张老师意见：酶对底物的催化效率问题其实是非常复杂的问题。对A好而对B不好有可能是很多因素造成的。如果是AB间结构差异（这个是最简单）那分子对接也许能找到一些规律，但是如果是AB本身差异呢？比如需要反应的化学键周围差异原子对化学键的影响？这个可能要从量化角度考虑。所以，这个问题要因对象而异，要全面思考。总之，比较难。本人意见：张老师您说的很对，对于底物选择性的差异我们一定要具体的分析主要的原因是什么，是Km的巨大差别还是Kcat的巨大差别，km的差别可能利用docking+MD就可以做简单的解释，而kcat的差别就一定需要结合量化才能考虑。3. 我的酶催化反应的机理是怎么样的呢？请用量化计算张老师意见：酶催化反应的量化计算至今仍然是难题。其中需要解决的问题太多。首先，全体系量化无法做。做QM/MM如何切割QM部分？交叉部分能量如何计算？切割开以后的键如何饱和等等。其次，如何确定反应路径？如何知道你计算的反应路径是最速反应路径？如果你计算了半天，你找到的路径是低概率路径，那不是白干？所以，这个问题几乎不可能直接要计算来解决。要结合很多实验。总之，特别难。本人意见：我们在这边所有的议题实际上都是给一些被迫从事计算模拟用于说明实验问题的同学一点指导，解决问题的可能性和困难度并不是一回事，难并不意味着不能解决，只是需要更多对自己的体系的了解以及对计算软件的熟练掌握，如果一开始就存在畏难情绪，那么所有计算都可以不用开展了。但是需要结合实验数据也是我非常赞同的，我也和张老师说过，我做的是semi-rational design,虽然现在还不成熟，但是我会继续努力！4. 我的酶突变了一些残基后，底物活性/选择性变化了~怎么解释？同源模建+分子对接+分子动力学张老师意见：一个或两个点的突变，在结构上有可能会造成蛋白质整体结构的很大改变，甚至导致无法正确折叠，不能形成可溶蛋白（这也是设计了突变看似合理但是往往没有活力的原因）。而同源出来以后，往往rmsd值差异接近0。如何保证获得真实结构？残基的突变与底物活性、选择性质的改变，有可能是影响的结构、结合口袋的构象，影响了空间或者电性，也有可能是影响了底物进入的通道，也有可能是影响了催化中心的电极性，影响催化中心关键原子的亲电或亲核进攻。如何分析？似乎还得因题而议。总之，这个很难。本人意见：同源模建并不是用于直接区分突变对于整体构象的影响，而是为了获得一个可能的突变体结构。真正需要区分突变体的效应，可以结合分子对接和MD来进行说明，模拟本身就不可能保证获得真实结构，即使是结晶得到的结构也只能说是某时刻的结构，蛋白质本身就没有真实的结构一说。对于突变体的效应确实是有可能有多种影响因素，底物通道，催化机制以及空间位阻等都是有可能的因素确实是需要深入分析。5. 我想重新设计一下我的酶的底物结合位点，使其作用于底物A,B的活性发生反转？同源模建+分子对接+分子动力学+Rosetta张老师意见：此题同上。另外，同源建模与Rosetta应该是一回事吧。都是用来构建模拟的吧，只是原理不同而已。总之，这个也很难。本人意见：rosetta和同源模建完全不是一回事，rosetta是个完整的酶设计软件包，包括模建，对接和直接设计等多个package.其直接设计的策略是否可靠是另一个话题，需要对其的评价函数不断修正才有可能能得到比较普适的设计评价函数，比如现在只能考虑位阻,那么针对位阻对底物的影响较大的反应可能就会有比较理想的效果，反之则不然。6. 我的酶做了突变想热稳定性和酸碱耐受性变化了，如何模拟？同源模建+分子动力学(不同温度/pH)张老师意见：温度和pH对于酶性能的影响，至今众说纷纭，没有权威论断。我个人认为其实是两个问题的平衡。一个对于化学反应来说，温度和pH一定会对底物的断键和新成键产生影响（这个做过化学反应的人都知道）。二来，温度和pH会对蛋白的结构稳定性，甚至是结构本身造成影响。因为，蛋白质的三维结构的稳定力主要靠的是侧链不同电负性氨基酸残基的相互作用平衡，一但系统温度或者离子强度或者电性发生改变，必然结构要发生改变。要找出相对准确的影响，需要分析两者的平衡，简单的不同温度、pH的动力学似乎很难准确模拟。总之，这个还是非常难。本人意见：张老师的这个观点我非常赞同，虽然看到有做不同温度和pH的模拟的，但是可靠程度高低是值得仔细考量的，可以进一步探讨交流！不过不要气馁，越难越容易出成果。大家加油！ |
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发表于 2012-12-27 19:09:59
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