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sijifengsd

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[交流] 【经验】用Modeller补全残基学习心得已有8人参与

最近专注于分子动力学的模拟研究。发现好多的蛋白质晶体结构或多或少的有一部分残基丢失了，要做动力学模拟，就需要把丢失的残基给补上。看文献发现比较公认的、又是免费的软件当属Modeller了。所以本人花了两个周的时间研究了这个软件的使用方法。现把个人的心得体会奉献出来，希望给需要的同学们提供点帮助：
首先大家可以到这个网站申请个序列号，下载个免费的软件:
http://salilab.org/modeller/registration.html
安装成功就可用了。
这个软件要用到一些脚本文件，补全残基可以带着配体，水，也可以不带。
一没有配体、水分子：
第一步处理大分子pdb 文件，删除杂原子和水分子等。
第二步建立一个get_ali.py 脚本文件

# get sequece of the 2FMX PDB file, and write to an alignment file.

log.verbose()
env = environ()

env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']

code = '2FMX'
m = model(env, file=code)
aln = alignment(env)

aln.append_model(m, align_codes=code)
aln.write(code+'.seq')

第三步：运行 modpv7 get_ali.py 产生一个sequence 文件：2FMX.seq

>P1;2FMX
structureX:2FMX:  13 :A:+556 :B:MOL_ID  1; MOLECULE  GTP-BINDING PROTEIN SAR1B; CHAIN  A, B; FRAGMENT  RESIDUES 10-198; SYNONYM  SAR1, GTBPB; ENGINEERED  YES:MOL_ID  1; ORGANISM_SCIENTIFIC  CRICETULUS GRISEUS; ORGANISM_COMMON  CHINESE HAMSTER; ORGANISM_TAXID  10029; EXPRESSION_SYSTEM  ESCHERICHIA COLI; EXPRESSION_SYSTEM_TAXID  562; EXPRESSION_SYSTEM_VECTOR_TYPE  PLASMID; EXPRESSION_SYSTEM_PLASMID  PET11D: 1.82:-1.00
SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID
第四步：用产生的序列文件产生一个alignment.ali脚本文件：把上面的序列复制到脚本中

>P1;2FMX
structureX:2FMX.pdb: 13 :A:4872 :A:undefined:undefined:-1.00:-1.00
SSVL---QFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID---

>P1;2FMX_fill
sequence:2FMX_fill:    :A  :    :A ::: 0.00: 0.00
SSVLHJKQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYIDLPO
注意：上面的一个序列是pdb源文件的残基，而下面是加上缺失残基的全序列。13 :A:4872 A:表示在源文件中开始和结束的残基序号。
第五步建立一个select.py文件，在这个文件中我们只优化补全的那部分残基。

from modeller import *
from modeller.automodel import * # Load the automodel class

log.verbose()
env = environ()

# directories for input atom files
env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']
class MyModel(loopmodel):
def select_atoms(self):
      return selection(self.residue_range('1:A', '9:A'),
                     self.residue_range('68:A', '73:A'),

a = MyModel(env,
         alnfile = 'alignment.ali',
         knowns = '2FMX',
         sequence = '2FMX_fill')

a.starting_model = 1
a.ending_model = 2

a.make()

注释: 上面的'1:A', '9:A'，'68:A', '73:A' 是加入的那部分残基在从1开始中的序列编号；下面的红字表示可以改动的地方。class MyModel(automodel) 中的automodel也可以换成loopmodel,这样对已loop区的优化更好。
第六步运行 mod9v7 select.py 结果提取pdb文件即可。
二包含配体和水分子
第一步大分子就不要处理了。
第二步建立一个get_ali.py 脚本文件

# get sequece of the 2FMX PDB file, and write to an alignment file.

log.verbose()
env = environ()

env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']

code = '2FMX'
m = model(env, file=code)
aln = alignment(env)

aln.append_model(m, align_codes=code)
aln.write(code+'.seq')

第三步：运行 modpv7 get_ali.py 产生一个sequence 文件：2FMX.seq

>P1;2FMX
structureX:2FMX:  13 :A:+556 :B:MOL_ID  1; MOLECULE  GTP-BINDING PROTEIN SAR1B; CHAIN  A, B; FRAGMENT  RESIDUES 10-198; SYNONYM  SAR1, GTBPB; ENGINEERED  YES:MOL_ID  1; ORGANISM_SCIENTIFIC  CRICETULUS GRISEUS; ORGANISM_COMMON  CHINESE HAMSTER; ORGANISM_TAXID  10029; EXPRESSION_SYSTEM  ESCHERICHIA COLI; EXPRESSION_SYSTEM_TAXID  562; EXPRESSION_SYSTEM_VECTOR_TYPE  PLASMID; EXPRESSION_SYSTEM_PLASMID  PET11D: 1.82:-1.00
SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID
第四步：用产生的序列文件产生一个alignment.ali脚本文件：把上面的序列复制到脚本中

>P1;2FMX
structureX:2FMX.pdb: 13 :A:4890 :A:undefined:undefined:-1.00:-1.00
SSVL---QFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID---.wwwwwwwwwwww

>P1;2FMX_fill
sequence:2FMX_fill:    :A  :    :A ::: 0.00: 0.00
SSVLHJKQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYIDLPO. wwwwwwwwwwww
注意：到这一步和上面有区别了，因为有配体和水分子就要在序列的后面加上”.(表示配体，有几个配体杂原子加几个点)” 和”w(表示水分子，有几个加几个w)”。如果水分子和配体时单独成链的要加/例如：/. Wwwwwwwwwwww,或者 . /wwwwwwwwwwww
第五步建立一个select.py文件，在这个文件中我们只优化补全的那部分残基。

from modeller import *
from modeller.automodel import * # Load the automodel class

log.verbose()
env = environ()
env.io.water = True
env.io.hetatm = True

# directories for input atom files
env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']
class MyModel(loopmodel):
def select_atoms(self):
      return selection(self.residue_range('1:A', '9:A'),
                     self.residue_range('68:A', '73:A'),

a = MyModel(env,
         alnfile = 'alignment.ali',
         knowns = '2FMX',
         sequence = '2FMX_fill')

a.starting_model = 1
a.ending_model = 2

a.make()

注释:这里加入了env.io.water = True  env.io.hetatm = True还识别水分子和配体。
第六步运行 mod9v7 select.py 结果提取pdb文件即可
三复杂点的比如两条链的

第一步下载pdb
第二步建立一个get_ali.py 脚本文件

# get sequece of the 2FMX PDB file, and write to an alignment file.

log.verbose()
env = environ()
env.io.water = True
env.io.hetatm = True

env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']

code = '2FMX'
m = model(env, file=code)
aln = alignment(env)

aln.append_model(m, align_codes=code)
aln.write(code+'.seq')
注：这里直接用env.io.water = True  nv.io.hetatm = True 会直接把配体、水给你表示出来

第三步：运行 modpv7 get_ali.py 产生一个sequence 文件：2FMX.seq
>P1;2FMX
structureX:2FMX:  13 :A:+556 :B:MOL_ID  1; MOLECULE  GTP-BINDING PROTEIN SAR1B; CHAIN  A, B; FRAGMENT  RESIDUES 10-198; SYNONYM  SAR1, GTBPB; ENGINEERED  YES:MOL_ID  1; ORGANISM_SCIENTIFIC  CRICETULUS GRISEUS; ORGANISM_COMMON  CHINESE HAMSTER; ORGANISM_TAXID  10029; EXPRESSION_SYSTEM  ESCHERICHIA COLI; EXPRESSION_SYSTEM_TAXID  562; EXPRESSION_SYSTEM_VECTOR_TYPE  PLASMID; EXPRESSION_SYSTEM_PLASMID  PET11D: 1.82:-1.00
SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDPTLHPTSEE
LTIAGMTFTTFDLGVWKNYLPAINGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEE
RLREMFGLYGQTTGKGSVSLKELNARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/.x/.$x/wwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwww/wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww*

第四步：用产生的序列文件产生一个alignment.ali脚本文件：把上面的序列复制到脚本中

>P1;2FMX
structureX:2FMX.pdb: 13 :A:4872 :B:undefined:undefined:-1.00:-1.00
---------SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLG------RVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/---------SSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKD-------PTLHPTSEE
LTIAGMTFTTFDLG-------VWKNYLPAINGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEE
RLREMFGLYGQTTGKGSVSLKELNARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/.x/.$x/wwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwww/wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww*

>P1;2FMX_fill
sequence:2FMX_fill:    :A  :    :B ::: 0.00: 0.00
HHHHHHSGFSSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEELTIAGMTFTTFDLGGHIQARRVWKNYLPAI
NGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEERLREMFGLYGQTTGKGSVSLKEL
NARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/HHHHHHSGFSSVLQFLGLYKKTGKLVFLGLDNAGKTTLLHMLKDDRLGQHVPTLHPTSEE
LTIAGMTFTTFDLGGHIQARRVWKNYLPAINGIVFLVDCADHERLLESKEELDSLMTDETIANVPILILGNKIDRPEAISEE
RLREMFGLYGQTTGKGSVSLKELNARPLEVFMCSVLKRQGYGEGFRWMAQYID/.x/.$x/wwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwww/wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww*
第五步建立一个select.py文件，在这个文件中我们只优化补全的那部分残基。

from modeller import *
from modeller.automodel import * # Load the automodel class

log.verbose()
env = environ()

# directories for input atom files
env.io.atom_files_directories = ['.', '../atom_file']
env.io.water = True
env.io.hetatm = True

class MyModel(loopmodel):
def select_atoms(self):
      return selection(self.residue_range('1:A', '9:A'),
                     self.residue_range('68:A', '73:A'),
                     self.residue_range('196:B', '204:B'),
                     self.residue_range('240:B', '246:B'),
                     self.residue_range('270:B', '276:B'))


a = MyModel(env,
         alnfile = 'ali-ligand.ali',
         knowns = '2FMX',
         sequence = '2FMX_fill')

a.starting_model = 1
a.ending_model = 2

a.make()
注释:这里因为有两条链所以编号时B链的是在A链的基础上编的
第六步运行 mod9v7 select.py 结果提取pdb文件即可上面说的只是一些基本的东西，要想深入的学好Modeller 还要花点时间看看在线的tutorial
http://salilab.org/modeller/tutorial/

[ Last edited by lei0736 on 2009-11-24 at 22:03 ]

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引用回帖:

Originally posted by sijifengsd at 2009-10-12 10:01:04:
最近专注于分子动力学的模拟研究。发现好多的蛋白质晶体结构或多或少的有一部分残基丢失了，要做动力学模拟，就需要把丢失的残基给补上。看文献发现比较公认的、又是免费的软件当属Modeller了。所以本人花了两个周 ...

你好，我现在在学习modeller，但是有很多地方不懂，我想问你一下：env.io.atom_files_directory = ['.', '../atom_files']中，① ['.', '../atom_files']中应该写什么？路径？还是什么都不用写？要写的话你能给我一个模板吗？②atom_files应该怎样准备？
麻烦你了，谢谢