一、理想的Hotspot特点:
特性解释功能性这个残基和蛋白质功能直接相关,比如催化活性、底物结合、信号传递。表面暴露残基要在蛋白表面、容易被binder接触,埋藏在核心的残基不合适。物化性质适合热点残基最好能形成氢键、疏水作用、π-π相互作用,比如 Tyr、Trp、Arg、Asp。高能量贡献位点根据能量分解分析(如MM-GBSA、Rosetta接口分析),绑定能量集中在这些残基上。结构稳定选择那些在不同构象下都保持位置比较稳定的残基。太灵活的位置不适合做Hotspot。二、具体选择Hotspot的方法:
方法具体怎么做举例基于已有结构看已有的蛋白-配体、蛋白-蛋白复合物结构,找出关键结合残基查PDB结构,比如PDB 6M0J(ACE2-Spike复合物)能量贡献分析用分子动力学 + MM-GBSA分解各个残基对结合能的贡献选 ΔG_binding 贡献 > 1 kcal/mol 的残基界面分析(buried SASA变化)看哪些残基结合前后埋藏面积变化最大(界面变化大=重要)用软件 like PyMOL / Chimera / Rosetta InterfaceAnalyzer序列保守性重要功能残基通常是进化保守的,可以用Consurf或者Jalview分析突变实验数据文献中通常有功能性残基的突变研究,失活/失结合的残基是好Hotspot机器学习预测 (高级)用BudeAlaScan、KFC2、Robetta等工具预测界面热点三、用Pymol找
整体步骤
- 下载结构
- 用PyMOL看表面暴露的残基
- 找界面附近的重要残基
- 筛选出Hotspots
第1步:下载PDB结构文件
第2步:用PyMOL打开
第3步:高亮显示表面残基
点击查看代码- # 把链A显示为表面
- select chainA, chain A
- show surface, chainA
- color gray, chainA
- # 选出暴露在表面的氨基酸
- get_area selection=chain A, load_b=1 # 计算每个原子的SASA并保存到B-factor列(PyMOL的小trick)
- select surface_residues, chain A and (b > 2.5)
- show sticks, surface_residues
- color green, surface_residues
复制代码 注意,代码块中:
chain A ➔ 指定你的链
(sasa > 2.5) ➔ 选出溶剂可及面积大于2.5 Ų的原子(可能报错,所以先运行get_area...)
surface_residues ➔ 新选出的表面残基
直接 show sticks 和 color green 显示它们
第4步:找靠近催化口袋的区域
点击查看代码- # 选出锌离子和它附近的残基
- select zinc, resn ZN
- select pocket_near_zinc, byres (br. zinc around 8)
- show sticks, pocket_near_zinc
- color magenta, pocket_near_zinc
复制代码 这样就能把Zn附近8Å以内的所有残基都选出来, 这些通常就是binding pocket里的核心残基
第5步:结合两者,筛选Hotspots
- 看既暴露在表面又靠近Zn²⁺ pocket的残基
- 通常这些是最有机会成为binding热点的
另外:
✅ Hotspots一般优先选:
- 疏水核心残基(Leu, Phe, Ile, Val)
- 电荷中心残基(Arg, Asp, Glu)
- 有可能形成氢键的残基(Ser, Thr, Asn, Gln)
✅ 最好至少挑3~5个Hotspots,设计的时候要求binder靠近它们
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