Debesų kompiuterijos metodai, skirti prognozuoti ligando jungimosi pobūdį ir kelius | mokslinės ataskaitos

Debesų kompiuterijos metodai, skirti prognozuoti ligando jungimosi pobūdį ir kelius | mokslinės ataskaitos

Anonim

Dalykai

  • Biofizinė chemija
  • Skaičiavimo modeliai
  • Vaistinė chemija

Anotacija

Aprašome inovatyvų metodą ligandų kristalografinio surišimo ab initio numatymui ir labai efektyvią didelių duomenų rinkinių, sugeneruotų baltymų-ligandų dinamikai, analizę. Mes įtraukiame paskirstytos molekulinės dinamikos modeliavimo, atlikto debesų kompiuterijos architektūrose, nustatymo ir vykdymo tvarką, efektyvios modeliavimo duomenų analizės modelį ir modelio konvergencijos įvertinimo metriką. Pateikiame tikslias penkių ligandų, susijusių su imunofilino baltymu FKBP12, afinitetu nuo 7 nM iki> 200 μM, surišimo pozų prognozes, kad gautume greitų rezultatų tais atvejais, kai sunku sukurti eksperimentines struktūras. Mūsų požiūris peržengia vienintelės mažai energijos reikalaujančio ligando galimybes, kad būtų galima gauti kiekybinę kinetinę informaciją, galinčią pagrįsti baltymų inžineriją ir ligando dizainą.

Įvadas

Struktūrinė informacija yra nepaprastai svarbi norint suprasti funkcinius ligandų, kurie jungiasi su baltymais, mechanizmus, kad modifikuotų biocheminius signalus. Visų pirma, norint racionaliai sukurti vaistą, reikia tikslios informacijos apie ligandų surišimo baltyme pobūdį. Rentgeno kristalografija pateikia kuo išsamesnę eksperimentinę struktūrinę informaciją, tačiau ją gali būti sunku gauti, ypač membranoje surištų baltymų-ligandų kompleksų 1 arba žemo afiniteto ligandų 2 atveju . Molekulinės dinamikos (MD) modeliavimui naudojami fiziškai griežti baltymų, ligando ir tirpalo modeliai, siekiant pateikti atomistinį ir dinaminį ligando surišimo apibūdinimą ir reikšmingai informuoti apie vaisto dizainą be netikslumų, kurie vargina supaprastintą požiūrį 3, 4 . Ligando surišimo įvykiai buvo užfiksuoti naudojant ilgą MD modeliavimą, atliktą naudojant specializuotą aparatinę įrangą 5, 6 ir tik vienam ligandui su baltymu 7, 8 . Mes pritaikome metodą, kuris buvo sėkmingas tiriant baltymų lankstymą 9 ir konformacijos pokyčius 10, 11, kuriame mes sukūrėme statistinį Markovo būsenos modelį (MSM) iš ligandų surišimo MD modeliavimo, atlikto debesų kompiuterijos architektūrose. Mūsų modelyje pateiktos tikslios ligandų surišimo ab initio prognozės penkiems ligandams, pažymėtiems L2, L3, L6, L9 ir 5 Androstan-3α-oliais 1 pav., Su FK506 surišančio baltymo 12 (FKBP12) surišimo afinitetais. ), imunofilinų klasė su peptidil-prolilo izomerazės (PPI) 12 aktyvumu ir įvairiais vaidmenimis signalizuojant ląstelę, ypač imuninės sistemos slopinimo 13 ir neurologinės funkcijos 14, 15 atvejais . Be to, mūsų požiūris leidžia kinetiniu būdu aprašyti surišimo mechanizmą, įskaitant asociacijos greitį, baltymų-ligandų susidūrimo kompleksus, antrines surišimo vietas ar „karštas vietas“ ir vaistams tinkamas kripto vietas baltyme 16 . Mūsų požiūrio žingsnių santrauka yra parodyta 2 pav.

Image

Cheminės struktūros pabrėžia bendrą šerdį L2, L3, L6 ir L9 liganduose, gautuose iš FK506 iš Holt ir kt. Ki vertės taip pat išvardytos 19, 43 . Galima L9 43 struktūra, tačiau elektronų tankio skaičiavimo struktūros veiksniai galimi tik FK506 25 .

Visas dydis

Image

Šiame tyrime aprašyta požiūrio schema, kurioje aprašomi šie žingsniai: 1) parinkite įvairias baltymo-ligando komplekso struktūras, (2) atlikite išsamius MD modeliavimus debesų kompiuterijos architektūrose, (3) sukonstruokite ligandą rišantį MSM. modeliavimo laikotarpio pabaigoje (4) įvertinkite MAM konvergenciją ir pakartokite 1–4 veiksmus, kol bus pasiekta konvergencija ir bus prieinamos patikimos prognozės (5). 4 žingsnyje parodome mažiausios laisvosios energijos būsenos L2 konvergenciją, parinktą iš MSM, pastatytų ≈ 10 μs intervalais ir nubraižytą kaip RMSD būsenos atskaitos reikšmę, kaip riedėjimo vidurkį su standartiniais nuokrypiais per 2 duomenų taškus (≈). 20 μs ).

Visas dydis

Rezultatai

Ligando surišimo įvykių mėginių ėmimo pavyzdžių analizė pagal MSM

Norėdami surinkti duomenis mūsų modeliui, mes sukūrėme pradinį MD modeliavimo etapą su įvairiomis pradinėmis ligando ir baltymo struktūromis. Šios pradinės struktūros apima nesusietas būsenas, beveik surištas būsenas ir pradines numatomas surištas būsenas nuo mažų molekulių doko iki FK506 surišimo vietos. Prognozuodami beveik surištas būsenas, mes siekiame patobulinti surišimo įvykių pavyzdžius, įtraukdami turimą eksperimentinę informaciją, kuri gali apimti surišimo likučius, nustatytus atliekant struktūrinius ar mutageninius tyrimus. Ligandą rišančio MD modeliavimą atliekame statistiniais MSM, kurie yra sukonstruoti pirmiausia sujungus agreguotus modeliavimo duomenis pagal baltymo lygiuotą ligando padėtį, kaip metriką naudojant šakninio vidurkio kvadrato nuokrypį (RMSD). Tada perėjimai tarp šių struktūriškai apibrėžtų būsenų suskaičiuojami iš neapdorotų trajektorijos duomenų, kad būtų galima sukurti perėjimo matricą tam tikru laiko vienetu, kuris suskaidytų grupes į Markovo būsenas, kad perėjimai tarp valstybių būtų greitesni nei perėjimai tarp valstybių (žr. Metodai). Mes vykdome naujus modeliavimus, naudodami adaptyvųjį atrankos metodą, kuris, kaip buvo įrodyta, pagerina konformacinį atranką, sėjant naujas simuliacijas, pagrįstas esamomis MSM būsenomis 17 . Šiam tyrimui mes pradėjome tris adaptyvius atrankos raundus, išsamiai aprašytus 1 papildomoje lentelėje, pradinį raundą atlikdami vietinėse skaičiavimo grupėse Stenforde ir vėlesnius raundus paskirstytame skaičiavimo tinkle 18 . Adaptyvių atrankos raundų skaičių galima pasirinkti atsižvelgiant į išteklių prieinamumą ir konvergencijos brėžinius, aprašytus toliau. Mūsų rezultatai iliustruoja MSM galią, kuri gali sujungti įvykius, vykstančius įvairiu mastu, atliekant daugelį nepriklausomų, lygiagrečių modeliavimų, tačiau norint, kad bet koks vienas modeliavimas vyktų, sieninis laikrodis gali trukti ilgą laiką. Pavyzdžiui, per septynias ilgas laiko tarpsnio simuliacijas, atliktas Shan ir kt. 6, 115 μs buvo stebimi tik 3 dasatinibo jungimosi prie Src kinazės atvejai, o mes stebime šimtus mūsų ligandų surišimo įvykių (1 papildoma lentelė).

Iš MSM išvestos pusiausvyros populiacijos randa tikslias ligandų surišimo galimybes ir vaistams tinkamas surišimo vietas

Remdamiesi maždaug 10 μs intervalais sudarome MSM iš analizės duomenų ir analizuojame metastabilių ligandų būsenas, kurias galima suskirstyti pagal maksimalią pusiausvyros populiacijos, apskaičiuotos iš MSM pereinamosios matricos, tikimybės įvertį. Galutiniai FKBP12 ligandų reitingai yra išvardyti 2 papildomoje lentelėje. Laikui bėgant stebima, ar konvergencijos pobūdis yra aukščiausias, ir brėžiama kaip RMSD, atsižvelgiant į pamatines struktūras, kurios yra prieinamos iš FK506 gaunamiems ligandams, kaip aprašyta 1 pav. aklų 5 Androstan-3α-olių prognozės atveju RMSD iki galutinės numatomos pozos arba atstumai iki žinomų pagrindinių rišamųjų likučių yra įvertinti konvergencijos atžvilgiu. L2 konvergencijos diagrama parodyta 2 pav., O visų ligandų - papildomame 1 pav.. Šie brėžiniai padeda įvertinti pasitikėjimą prognozėmis ir nukreipia iteratyvųjį adaptacinio mėginių ėmimo procesą. Po nd 100 μs suminio modeliavimo laiko ligando konvergencija į <3 Å RMSD pasiekiama prie eksperimentinės struktūros. Mūsų galutinės prognozės dėl FK506 išvestų ligandų artimai sutampa su FK506 išvestų elektronų tankiu, parodytu L2 pav. 3a, taip pat su 3b paveiksle pateiktomis orientacinėmis pozomis, kurios sutampa <1, 3 Å trims iš keturių ligandų.

Image

a) Turimas FK506 25 elektronų tankis yra parodytas kairiajame skydelyje, palyginti su sureguliuotu tankiu, kuris atitinka bendrą L2 pastolį, dešinėje skydelyje. Tankis parodytas 2Fo – Fc skirtumų žemėlapio, apskaičiuoto PHENIX 44, 1 σ kontūro lygyje. Prognozuojama L2 poza pavaizduota žalsvai mėlynos spalvos lazdele, kad būtų parodytas sutapimas su turimu tankiu. (b). Prognozuojamos MSM keliamos dalies (cianinis) sutapimas, nustatomas kaip susiliejusi, labai apgyvendinta ligando MSM būsena, su patvirtinimo pozomis (žalia). Patvirtinimo poza yra nustatyta remiantis L9 43 kristalografijos eksperimentais arba L2, L3 ir L6 bendrų pastolių sutapimu ir sumažinimu su L9 ir FK506 struktūromis, kaip buvo padaryta anksčiau tiksliam šių ligandų laisvosios energijos rišimosi numatymui 28, 41 . Išvardijamas RMSD tarp struktūrų. (c). L2 ir 5 Androstan-3α-oliuose pavaizduotas 3 kD / MSM svertinės laisvosios energijos žemėlapio kontūras 1, 0 kcal / mol, pažymėtas pagrindiniais surišimo likučiais ir tvirta juosta su žvaigžde, žyminčia 80-ųjų kilpų sritį. . Visų ligandų laisvosios energijos minimalus paviršius parodytas papildomos informacijos 3 pav. 3 pav. L2 paviršių galima glaudžiai palyginti su elektronų tankio kontūru (a).

Visas dydis

Visas susiliejęs MSM gali būti įtrauktas į 3-D laisvosios energijos žemėlapį (žr. Metodus), kuris atskleidžia tiek mažos, tiek aukštos laisvosios energijos ligando surišimo vietas baltyme. Minimalus laisvosios energijos paviršius aktyviojoje FKBP12 vietoje yra parodytas 3c pav. L2 ir 5 Androstan-3α-oliams ir parodytas visiems ligandams papildomame 2 pav. Šie paviršiai yra stulbinamai panašūs į FK506 išvestus elektronų tankis. (stebimas L2 pav. 3a pav. ir visų ligandų papildomame 2 pav.). Paviršiai taip pat labai gerai sutampa su teisingai nuspėjama rišimo poza, parodyta žalsvai mėlynos spalvos lazdele. Prognozuojamų laisvosios energijos paviršių ir eksperimentinių elektronų tankių panašumas parodo mūsų metodo naudingumą, kai atomistinės detalės yra priskiriamos sunkių kristalografijos eksperimentų papildymui ar panaudojimui vietoje. Matome, kad L2 ir aklai prognozuojamo 5 Androstan-3α-olio jungimosi sąlyga palaikoma panašia sąveika su FKBP12 3c pav. Keturios iš šių sąveikų, hidrofobiniai kontaktai su F36, I91 ir F99, taip pat vandenilio ryšys su I56, yra eksperimentiškai patvirtintos šios 19 steroidų klasės rišamosios liekanos.

Be mažiausios laisvosios energijos jungties prognozės, MSM laisvosios energijos žemėlapį galima kontūruoti, kad būtų galima identifikuoti kitas baltymų turinčias vietas baltymuose ir nukreipti struktūros ir aktyvumo santykio eksperimentus. Mažai laisvos energijos turinčių paviršių išsidėstę regionuose, esančiuose už populiacijos ribojimo viršutinės ribos, ir išryškėja nepanaudoti, bet palankūs surišimo vietos regionai, į kuriuos galima nukreipti naujas chemines dalis arba įtraukti į naujų ligandų pastolių dizainą. Mūsų rezultatai tiesiogiai palaiko šią programą. Mažas laisvos energijos, esančios MSM 3-D laisvosios energijos žemėlapyje, paviršius, parodytas L2 papildomame 3 pav., Leidžia identifikuoti regioną, kurį užima žiedų grupės L6, L9 ir FK506, o tai lemia maždaug dviejų laipsnių padidėjimą. siejant giminingumą. Laisvojo energijos paviršiaus mastelio keitimas į aukštos laisvosios energijos paviršius atskleidžia mažesnės tikimybės vietas, kurios šiame tyrime buvo nespecifinės rišimosi vietos, pažymėtos A, B ir C papildomame 4 pav., Ir kuriose modeliavimas aplanko visus ligandus. Kituose baltymuose šie paviršiai galėtų atpažinti kriptas ar alosterinius rišamosios vietos vaistams.

Ryšio kelių apibūdinimas naudojant kinetinę informaciją iš MSM

Iš MSM taip pat gauname nešališką kinetinę informaciją apie rišimo procesą. Apskaičiuoti ligandų asociacijos greičiai, išvardyti 3 papildomoje lentelėje, turi gerą palyginimą su turima eksperimentine informacija FKBP12 kinetikai. Naudodamiesi pereinamojo kelio teorija 20, 21, randame didelės tikimybės jungimosi kelius, kurie pateikia vyraujančių susidūrimo kompleksų ir ligandų pereinamųjų būsenų atomistinį aprašymą. FKBP12 ligando surišimo keliai apibūdinami susidūrimų kompleksu, pateiktu 4 papildomoje lentelėje. Daugybė būdų eina per nespecifines vietas A, B ir C, taip pat per metastabilias konfigūracijas šalia C ir N galinių 80-osios kilpos dalių. . Ši kilpos sritis yra pažymėta žvaigždute 3c pav. Ir eksperimentiškai parodyta, kad ji tarpininkauja FK506, taip pat kitų FKBP signalizacijos partnerių 22 surišimui. Taip pat apibūdiname tarpines ligando pereinamąsias būsenas; FK506 gauti ligandai sudaro bendrą apverstą būseną, parodytą L2 ir L6 papildomame 5 pav. Pagrindiniai rišamieji likučiai I56 ir Y82 dalyvauja vandenilio jungtyje su ligando karbonilo grupėmis, paverčiant ligandą į visiškai surištą būseną. Šis perėjimas reikalauja sukimosi apie prolino mimetinius nds ir ψ ligandų kampus ir atitinka FKBP12 fermento fermento konversiją iš trans į cis konformaciją 23 . Mūsų atlikta FKBP12 ligando surišimo kelių analizė turi biocheminį patvirtinimą ir leidžia patikrinti išbandymo galimybes, kad būtų galima optimizuoti surišimo kinetiką per ligando pokyčius, jei bus sukurtas vaistas, arba baltymų mutacijos, baltymų inžinerijos atveju.

Diskusija

Apskritai, mes pateikiame tiksliai apibrėžtą protokolą, kaip integruoti receptorius ir ligandus į mechanistinį ar vaisto projektavimo tyrimą, ypač kai struktūrinę informaciją apie dominančią sistemą gali būti sunku gauti arba ji yra neišsami. Iki šiol ligandų surišimo įvykiai buvo fiksuojami tik labai ilgą laiką imituojant modelius. Mūsų MSM kaupia informaciją iš įvairių skaičiavimo architektūrų modeliavimo, kuri yra ideali duomenims, gautiems iš augančių debesų kompiuterijos išteklių. Tobulėjant skaičiavimo galiai, mes galime greičiau ir lengviau sukurti tikslius biologinės sąveikos modelius ir sudaryti išsamias duomenų rinkinius, kurie pagrįstų prognozes. Mūsų metodo tikslas - pagerinti „didelių duomenų“ generavimo efektyvumą baltymų-ligandų dinamikoje ir sukurti žmonėms suprantamą duomenis apie ligandų surišimą iš duomenų analizės. Tikslas - padidinti sąsają tarp teorijos ir eksperimento, suprasti biologinius mechanizmus ir pagerinti vaistais paremtos struktūros pagrįstos projektavimo efektyvumą.

Metodai

Pradinių baltymų-ligandų ansamblių kūrimas

Norint sukurti numatomas beveik surištas pradines būsenas, buvo atliktas mažų molekulių prijungimas naudojant programą „Surflex 24“ ir FK506 surišto FKBP12 25 kristalų struktūrą, kad būtų galima nustatyti ir nukreipti aktyvią FKBP vietą. Informacija apie specifinių ligandų surišimo pozas šiame tyrime nebuvo naudojama. Pasirinkimas pgeomx buvo panaudotas, norint prijungti kiekvieną protonuotą (pH = 7) ligandą prie protomolio, kuris yra atvirkštinis surišimo vietos, kurią Surflex sukuria surišimo vietoje, susidarantis iš FK506 surištos FKBP12 struktūros, 3D vaizdas. Kaip pradinės numatomos surištos būsenos buvo panaudotos 20 didžiausių doko sujungimo pozų. Netoli surištos ir nesurištos būsenos buvo sugeneruotos perkeliant šias pozas 20 Å tinklelyje aplink rišimo vietą, naudojant programą VMD, pašalinant pozas, kurios sukėlė stereinius susidūrimus su baltymu, ruošiant kompleksą su AMBER12 šuoliu (žr. Žemiau). Šios konfigūracijos buvo naudojamos inicijuoti 50 nepriklausomų trajektorijų vietinėse Stenfordo klasteriuose (1 papildoma lentelė). Tolesni modeliavimai buvo pradėti pagal adaptyvią mėginių ėmimo schemą, aprašytą žemiau.

MD modeliavimas ir atlikimas

Molekulinės dinamikos (MD) modeliavimas buvo atliktas naudojant GROMACS 4.5 26, naudojant CPU išteklius iš vietinių Stenfordo grupių ir paskirstytosios skaičiavimo platformos. Baltymų-ligandų kompleksai buvo sudaryti per AMBER12 šuolį, naudojant AMBER99SB-ILDN parametrus 27, o ligandai buvo parametrizuoti, kaip ir ankstesniame darbe 28, naudojant „Generalized Amber Force Field“ (GAFF) 29 . Visi parametrai buvo perkelti į GROMACS su programa acpype 30 . Kompleksai buvo solizuojami naudojant GROMACS įrankius trikampio tirpiklio dėžutėje, kurios matmenys 68 · 68 · 48 Å 3 su ≈ 7000 TIP3P 31 vandens molekulėmis, kad vanduo išsikištų mažiausiai 10 Å nuo baltymo paviršiaus. Pridedami keturi chlorido jonai, kad būtų neutralizuotas krūvis. Atliekant modeliavimą, GROMACS įvesties failai buvo suredaguoti taip, kad kovalentiniai ryšiai, kuriuose yra vandenilio atomai, būtų suvaržyti LINCS 32 ir dalelių tinklelis Ewald 33 su kubine interpoliacija ir 1, 2 Å tinklelio tarpais greitam Furjė transformacijai buvo naudojami ilgoms elektrostatinėms sąveikoms gydyti. Kaimynų sąrašas buvo atnaujintas, naudojant tinklų paiešką, naudojant perjungimo algoritmą, naudojant van-der-Waals ribą 9 Å ir mažojo nuotolio kaimynų sąrašą bei elektrostatinius atjungimus 10 Å. Iš pradžių pradinės struktūros buvo sumažintos 50 000 žingsnių su staigiausiu nusileidimu ir buvo subalansuotos 200 psm NVT ansamblyje, po to 5 ns buvo subalansuotos NPT ansamblyje prieš gaminant NPT ansamblio modeliavimą 300 K esant „Nose-Hoover“ termostatui 34 ir esant pastoviam slėgiui. 1 atm atitinkamai su pusizotropiniu sujungimu su Parrinello-Rahman barostatu 35, kurio laiko konstanta yra 5 ps, o suspaudžiamumas yra 4.5 · 10 –5 vienai barui. Visiems modeliavimams buvo naudojamos periodinės ribinės sąlygos, o atsitiktiniai imties greičiai, kad būtų galima modeliuoti, buvo priskiriami iš Maksvelo-Boltzmanno paskirstymo.

Markovo valstybinių modelių kūrimas

Visos MSM buvo sukurtos pirmiausia suklasifikavus modeliavimo duomenis, 10 ns intervalas galutiniame MSM iki 100 ps intervalo MSM, turinčių mažiau duomenų (5 papildoma lentelė). Mes panaudojome „k-centrų“ grupavimo algoritmą, o paskui hibridinį k-medioidų algoritmą programoje „MSMBuilder2 36“ su baltymų stuburo, suderinto ligando koordinatės, šaknies vidurkio kvadratinio nuokrypio (RMSD) metrika, su klasterio panašumui 3 A ribomis. Tada modeliavimo duomenys buvo priskirti šioms grupėms ir, naudojant „MSMBuilder2“, buvo sukonstruota perėjimų skaičiavimo matrica Cij , stebimų perėjimų iš i būsenos t metu t į būseną j metu t + τ , kur τ yra vėlavimo laikas. modelis ir atitinkama perėjimo tikimybės matrica Pij , tikimybė pereiti iš būsenos i laiko t metu į būseną j laiko momentu t + τ . Markovo atsilikimo laikas τ yra mažiausias laiko intervalas, per kurį duomenys gali būti parodyti kaip Markovianai, ir jis buvo nustatytas nubraižant spartą k iš perėjimo tikimybės matricos savivalių reikšmių μ , esant kintamiems vėlavimo laikams τ kaip

Image

. Ši lygtis gaunama iš diskretinio laiko MSM ir nepertraukiamo laiko pagrindinės lygties 37, 38, 39 ekvivalento. Šios normos, vadinamos numanomais laiko tarpais, turėtų būti nepakitusios, kai sistema yra Markovo, kad atitiktų Chapmano-Kolmogorovo testą 40, ir buvo stebimos visiems modeliams. Jei tam tikro suminio modeliavimo laiko modelis tokio elgesio nenurodė, jis buvo atmestas ir pridėta daugiau modeliavimo duomenų. Numatomi galutinio MSM grafikai parodyti papildomame 6 pav. Pavėluotumo laikai varijavo tarp duomenų rinkinių ir yra išvardyti 6 papildomoje lentelėje, kai τ = 10 ns buvo naudojamas visiems galutiniame MSM ligandams.

Adaptyvusis mėginių ėmimas

Adaptyvioji atranka pirmiausia buvo atliekama vietinėse skaičiavimo grupėse Stenforde ir vėlesniuose etapuose paskirstytame skaičiavimo tinkle 18 . Stebint konvergencijos brėžinius, pateiktus papildomame 1 pav., Buvo pradėti nauji etapai, kurie išsamiai aprašyti 1 papildomoje lentelėje kartu su visais galutinio duomenų rinkinio stebėjimo ir įrišimo atvejais. Aukščiausio apgyvendinto ligando MSM būsenos RMSD konvergencijos elgsena, palyginti su etalonine struktūra 10 μs intervale nuo bendro modeliavimo laiko, nebuvo matoma iki trečiojo adaptacinio mėginių ėmimo etapo. Iš FK506 gautų ligandų buvo prieinamos eksperimentiškai gautos etaloninės struktūros, tačiau atstumą iki surišimo liekanų galima naudoti ligandams be eksperimentinės informacijos. Etaloninė struktūra atitinka turimą L9 kristalų struktūrą ir sukuriama L2, L3 ir L6 bendrų pastolių sutapimą ir sumažinimą sumažinant su L9 ir FK506 struktūromis, kaip buvo padaryta anksčiau, siekiant tiksliai nustatyti šių ligandų laisvosios energijos rišimosi prognozes ., 41 .

Markovo modelyje atvaizduojamos laisvosios energijos 3D erdvėje

Galutinės ligando MSM pusiausvyros būsenos tikimybės buvo suskirstytos į 1 Å tinklelio erdvę, nukreiptą į FKBP baltymą, naudojant sąlyginę tikimybės priskyrimą kiekvienai 1 Å 3 tinklelio ląstelei c i . Įvertinamas kiekvienos kubinės tinklelio ląstelės užimtumas ligandu Markovo būsenoje m j , o užimtumas 1 priskiriamas ląstelei, jei ląstelėje randamas sunkus ligando atomas, atsižvelgiant į jo konformaciją, palyginti su baltymu Markovo valstybės m j . Tada MSM išvestos pusiausvyros tikimybės P ( m j ) ant užimto ​​langelio atvaizduojamos taip:

Image

. Tikimybės buvo konvertuotos į laisvas energijas kaip kB Tln ( P ( c i )), o laisvosios energijos minimumas buvo nustatytas į nulį, atimant minimalią vertę iš visų laisvosios energijos duomenų. Šis 3-D žemėlapis buvo konvertuotas į „OpenDX“ formatą, kad būtų lengva vizualizuoti izos paviršius VMD 42 . Kodas, skirtas MSM paversti 3-D žemėlapiu, pateiktas adresu //github.com/mlawrenz/LigandPMF3D.git ir yra suderinamas su MSMBuilder2 išvestimi.

Pereinamojo kelio teorija

Pereinamojo kelio teorijos 20, 21 įgyvendinimas programoje „MSMBuilder2“ buvo naudojamas norint atsekti didelio srauto kelius tarp nesurištų ligandų būsenų, apibrėžtų kaip ligandų padėtys> 20 Å nuo bet kurio baltymo paviršiaus atomo, iki surištųjų ligandų būsenų, kurių ligandas RMSD <3 Å, iki numatomos kristalografijos. pozuoti. Būdingais keliais pasižymėjo tie, kurių maksimalus srauto kelias sudaro 50%. Asociacijos rodikliai buvo apskaičiuoti kaip vidutinis pirmojo pravažiavimo laikas (MFPT) nuo nesaistomų iki surištų būsenų, apibrėžtas tais pačiais kriterijais.

Papildoma informacija

PDF failai

  1. 1.

    Papildoma informacija

    Papildoma informacija apie debesų kompiuterijos metodus, siekiant numatyti ligandų jungimosi požymius ir kelius

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.