前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >AlphaFold 和 NMR 测定溶液中蛋白质结构的准确性

AlphaFold 和 NMR 测定溶液中蛋白质结构的准确性

作者头像
DrugAI
发布2022-06-10 15:31:06
4680
发布2022-06-10 15:31:06
举报
文章被收录于专栏:DrugAI

作者 | 金小程 审稿 | 刘南 指导 | 闵小平(厦门大学)

今天给大家介绍的是由英国谢菲尔德大学Fowler和Williamson教授发表在Cell(Structure)上的文章”The accuracy of protein structures in solution determined by AlphaFold and NMR” 本文采用一种称为ANSURR的方法,来评估AlphaFold2预测结构和核磁共振(NMR)结构的准确性;以此作者比较了904种人类蛋白质的AlphaFold2和NMR结构,找到了不同情况下,两者准确性的差异。

这项工作展示了在大多数情况下,AlphaFold2产生的结构比NMR结构更精确,可作为NMR结构细化模型,并且通过ANSURR方法验证的AlphaFold2结构可以作为溶液结构的准确模型;解决AlphaFold2在预测溶液结构方面是否可靠以及NMR结构是否可以用作真实溶液结构模型的疑问。并且该方法在大量结构上进行了测试,准确性很高。

研究背景

AlphaFold2 在蛋白质结构预测关键评估 (CASP14) 竞赛中表现明显优于其他的方法,但对于核磁共振结构(NMR)却可靠性较低,一种解释是结构预测是从晶体结构训练而来的,而NMR结构不同于晶体结构,是接近体温的溶液中获得的。因此两者可能不太相同。本文作者利用ANSURR方法来探究两者结构哪个更好,更能代表真实溶液中的结构模型,ANSURR主要原理为使用相关性得分(评估次要结构)和RMSD得分(衡量整体刚度),将随机线圈指数(RCI)与由数学刚度理论预测的局部刚度(根据NMR结构计算)进行比较。

比较三个NMR靶点的准确性以及CASP14竞赛中相应的预测结构

图1 ANSURR对三个CASP14 NMR目标的得分

ANSURR通过计算蛋白质灵活性的两种度量单位:一个从骨架化学位移中获得,另一个从使用刚性数学理论的结构中获得。这两个度量值通过计算它们之间的秩Spearman相关系数和均方根偏差(RMSD)进行比较。每个值相对于PDB(Protein Data Bank)中所有NMR结构的百分位数用于获得两个分数,分别称为相关性和RMSD分数。

结果显示:T1055具有接近 NMR 目标结构的 AF2 CASP14 预测。其他 AF2 预测则大不相同,T1027的AF2预测比 NMR 差,T1029正好相反。

所有人类AF2和NMR结构的比较

将最近发布的Alpha-Fold2 蛋白质结构数据库中的904种人类蛋白质结构与其来自PDB的NMR结构对应物进行比较。并用 ANSURR验证。

图2 AF2预测与NMR结构之间ANSURR得分差异的频率分布

结果:273个这样的结构(占904个的30%),准确性的提高主要源于AF2模型具有比NMR结构更广泛的氢键网络,AF2可以准确预测氢键的位置;只有22例(904例中的2%)NMR结构的ANSURR评分至少比AF2结构高50分。

估计的 pLDDT 和 ANSURR 分数的比较

图3显示了AF2结构比NMR结构精度差的两个示例。在这两种情况下,AF2均通过较低的平均pLDDT正确地确定了对预测的低置信度。因此,我们进行了分析,以查看平均pLDDT是否可以用作准确性的度量。

图3 pLDDT 分数与 ANSURR 分数的比较

结果显示:具有显著优于NMR结构 (AF2 >>NMR) 的ANSURR分数的AF2模型具有较大的平均pLDDT,pLDDT和ANSURR评分之间没有相关性;仅使用在相应的NMR合奏中确定的明确定义的区域,重新计算了每个AF2结构的平均pLDDT。定义明确的区域的平均pLDDT与ANSURR得分相关,AF2倾向于将它们表示为结构化。可以协同使用AF2和NMR来产生对定义不明确的区域的改进描述。

总结

综上,ANSURR来测试AF2模型的准确性是有意义的,NMR结构比晶体结构更能代表溶液中蛋白质结构的动态性质,可以对AF2结构进行修正。在计算生成的结构很好地适合实验数据的情况下,可简单地将其视为经过验证的结构,或将其作为针对NMR数据进行细化的起点,AF2和ANSURR的组合可以提供产生精确溶液蛋白质结构的最有效方法。

参考资料

Fowler, N.J. and Williamson, M.P., 2022. The accuracy of protein structures in solution determined by AlphaFold and NMR. Structure.

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自微信公众号。
原始发表:2022-05-19,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 DrugAI 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档