【微信图文】生信干货|景杰生物蛋白结构分析体系

蛋白结构模拟与分子对接

基于前期对于蛋白质组学和修饰组学的高通量挖掘结果，我们通常可以在研究流程的下游聚焦于某条通路中的某个蛋白的作用机制。因此在课题流程的下游部分，常常有对于蛋白结构分析的需求，用于从更高分辨率的角度验证和反推之前挖掘到的关键信息。基于此，我们推出了景杰特色的蛋白结构分析体系，结合分子动力学模拟(molecular dynamic simulation) 和分子对接 (molecular docking)等分子模拟技术帮助客户进行目标蛋白结构和机制探索。

蛋白质分子模拟是利用物理数学的方法和原理，以计算机为工具，模拟蛋白质、药物等物质分子中原子、分子的结构及相关性质。可用于预测蛋白质结构变化和分子间的相互作用。计算模拟、理论和实验在科学研究中互相补充并相互验证，通过它们的结合，我们可以更全面、更深入地理解特定蛋白在机体通路中的作用机制。模拟的结果可以通过理论进行解释，并通过实验进行验证，反过来，理论的预测和实验的发现也可以通过模拟来进一步探索和证实。

景杰生物蛋白结构分析体系可分为两大类：

1、基于分子动力学模拟蛋白结构变化，可预测结合磷脂双分子层膜后的蛋白结构变化、蛋白位点发生突变或修饰后的结构变化

2、基于分子对接，可预测蛋白与蛋白、蛋白与小分子之间的结合模式和结合亲和力

分子动力学模拟蛋白结构变化

分子动力学模拟是一种利用分子动力学理论和计算机技术，模拟大量粒子在一定物理条件（如温度、压力）下的运动过程的方法。它是目前分子模拟类方法中最接近实验条件的模拟方法，能够从原子层面给出体系的微观演变过程，直观的展示实验现象发生的机理与规律，为实验中无法观察到的纳米尺度的微观演化过程提供了有力的补充。在科学研究过程中，我们可以通过分子动力学模拟的方式，计算模拟未通过实验测定的某蛋白在某位点发生修饰/突变的结构，并量化结构的构象变化。

图1 将膜蛋白结构装配至磷脂双分子层中通过分子动力学模拟膜蛋白体系中蛋白结构的变化

图2 通过分子动力学模拟蛋白A某位点发生乳酸化修饰后蛋白结构构象变化

图3 通过分子动力学模拟量化蛋白B某位点发生三羟基丁酰化修饰前后结构构象变化

图4 蛋白C第251位苯丙氨酸位点突变为丙氨酸后结构变化对比

分子对接预测蛋白与蛋白、蛋白与小分子的结合模式和结合亲和力

分子对接是一种计算生物学方法，用于研究两种或多种分子（通常是小分子和生物大分子，例如药物/脂质分子-蛋白或蛋白-蛋白）之间的相互作用。这种方法常用于预测二者之间的结合模式和结合能。承接上面我们提到的分子动力学模拟技术得到的结果，通过分子对接结果的对比，我们即可以量化模拟修饰（突变）前后的蛋白结构与其底物小分子/蛋白结合亲和力变化。

图5 蛋白D某赖氨酸位点发生三羟基丁酰化修饰前后与其底物小分子对接模拟及结合亲和力变化预测