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Loop Optimization

导言​

蛋白质是生命体内最重要的分子之一，它们在生命体内扮演着各种不同的角色，包括催化化学反应、传递信号、支持细胞结构等。蛋白质的功能是由它的结构所决定的，而柔性较强的loop区域常承担蛋白识别和功能调节等重要过程，而loop区域的结构又是结构生物学通过实验手段所难以准确测定的，因此在计算模拟对蛋白loop的构象进行优化从而获得更为合理的loop结构十分重要。Hermite平台的Loop Optimization模块 (Hermite Loop Optimization) 提供了对蛋白柔性loop结构的构象进行优化的功能。借助Hermite平台友好的操作界面、优化的算法和灵活的云计算资源，您可以方便快速地获得更合理的蛋白loop构象。

瞬时受体电位通道1（TRPV1）是一种离子通道蛋白质，主要分布在神经末梢和中枢神经系统。它参与感知和传递热痛、辣椒素（在辣椒中发现的一种辣味物质）和其他化学刺激的信号。当TRPV1通道被激活时，钙离子流入神经元，引起信号传导的改变，从而感知热痛和辣味。TRPV1在疼痛和炎症反应中起着重要作用，因此成为了许多研究疼痛治疗药物的靶点。其loop区域被认为在通道的激活和调节过程起到重要作用。

在本教程中，您将学习使用Loop Optimization模块，对结构无法被准确测定的TRPV1 pore turret loop段进行建模和优化，指导后续蛋白构象传递的机制研究和靶向药物的理性设计。

1. 创建项目并导入结构​

1.1 登录系统​

登录地址 https://hermite.dp.tech

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1.2 创建项目​

进入系统后，创建新项目“7LQY Loop Optimization”

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1.3 导入蛋白结构​

左侧通用菜单栏 Menu → File→ Import Structure

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点击Select Files，选择7LQY.pdb文件，点击Import导入该蛋白结构

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2. 体系准备​

2.1 准备蛋白结构​

2.2.1 Select Structure​

左侧通用菜单栏Function → General → Protein Preparation

Select Structure from 3D Workspace：在Structure Hierarchy中选中Protein，点击OK

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7LQY.pdb（ChainD）被加载到Protein Preparation参数设置面板，点击Next

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2.2.2 Select Polymer、Other Groups to Keep​

选中D链蛋白，并点击 Next

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2.2.3 Select Missing Residues to Repair​

本案例中我们需要补齐冷冻电镜未能准确解析的缺失残基608-617

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2.2.4 Prepared Settings​

设置参数详见 2.2.5中的图

2.2.5 命名Job并提交任务​

Job Name命名为“7LQY Protein Prepare”，点击“Submmit”提交任务

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2.2.6 查看蛋白准备结果​

Protein Preparation计算任务一般在十几秒到几分钟内完成。任务完成后，通过点击Jobs，查看相应任务

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点击“show”按钮，将准备后的蛋白结构展示在3D Workspace内

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3. 创建Loop Optimization任务​

3.1 入口​

左侧通用菜单栏 Menu → Structure Modeling → Loop Optimization

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3.2 Select Prepared Protein From Project​

选择 “7LQY_pdb_prepared” 作为准备后的蛋白结构，点击 OK

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点击 OK 后，系统会自动检查输入的蛋白是否符合计算要求，状态为“Processing”

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大约不到1分钟，系统会判断该经过准备的蛋白为“Valid”状态，点击“Next”

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3.3 Select Optimization Site​

在3D Workspace中选择需要优化的loop段残基602-631；

点击“Add”加入到“Select Residue”中

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3.4 Setting and Submit​

见图3.3，“Method”选择“Uni_LoopOptim”；

“Number of Results”设定为8；

“Job Name”设定为“7LQY_Loop_Optimization”；

点击“Submit”提交任务

4. 结果分析​

4.1 入口​

左侧通用菜单栏Job → Job List，找到“7LQY_Loop_Optimization”计算任务，点击 “Show”

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4.2 结果展示​

选择生成的模型后，在窗口右侧“Operation”栏中点击“3D”按钮使得选择的模型出现在“3D Workspace”中；

“Score”的排序代表了算法对模型合理性的判断，得分数值越低代表模型越合理

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5. 参考文献​

[1] TRPV1 pore turret dictates distinct DkTx and capsaicin gating. Proc Natl Acad Sci U S A. (2018) 115 (50): E11837-E11846.