用于冷冻电镜建模的酸性氨基酸侧链构象快速预测

冷冻电子显微镜（cryo-EM）彻底改变了蛋白质结构生物学领域。如今，大型膜蛋白的结构已可通过 cryo-EM 常规解析至接近原子分辨率。然而，在 cryo-EM 密度图的中等分辨率范围内（>~2 Å），由于该区域具有负静电势，酸性残基带负电的侧链往往难以清晰分辨。这可能导致谷氨酸或天冬氨酸等残基的侧链模型构建错误，而这些残基在多种呼吸酶和光合酶的质子转移活性中具有核心作用。我们此前提出，具有较弱或不存在 cryo-EM 密度的酸性残基可以通过建模来表征其低质子亲和力构象。 在这里，我们在两个高分辨率呼吸链复合物 I 结构中，基于更大规模的酸性氨基酸残基数据集，对这一假设进行了检验。通过采用更快速的侧链建模工具和质子亲和力预测工具，我们建立了一套工作流程，用于生成选定氨基酸残基的侧链构象。我们通过 Q-score 分析以及在不同带电状态下进行的原子级分子动力学模拟，对侧链构象预测结果进行了验证。所提出的工作流程为快速获得 cryo-EM 密度较弱的酸性残基侧链构象提供了一种方法，并可整合到现有的 cryo-EM 建模流程中，以加快侧链旋转异构体预测。

vivek.sharma{at}helsinki.fi

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低温电子显微镜（cryo-EM）已经彻底改变了蛋白质结构生物学领域。如今，大型膜蛋白的结构已能够常规地通过 cryo-EM 解析到接近原子分辨率。然而，在 cryo-EM 密度图的中等分辨率范围内（>~2 Å），由于该区域具有负静电势，酸性残基带负电的侧链通常难以清晰分辨。这可能导致谷氨酸或天冬氨酸等残基的侧链模型不准确，而这些残基在多种呼吸和光合作用酶的质子转运活性中起核心作用。我们此前提出，对于 cryo-EM 密度较弱或几乎不存在的酸性残基，可以通过建模使其表征低质子亲和力构象。在持有人为作者/资助方，其已授权 bioRxiv 永久展示该预印本。

本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。

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发布于 2026 年 7 月 14 日。

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用于 cryo-EM 建模的酸性氨基酸侧链构象快速预测

Georgios Kolypetris ，

Amina Djurabekova ，

Jonathan Lasham ，

Luka Simsive ，

Janet Vonck ，

Vivek Sharma

bioRxiv

2026.07.12.738023； doi：

https://doi.org/10.64898/2026.07.12.738023

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用于 cryo-EM 建模的酸性氨基酸侧链构象快速预测

Georgios Kolypetris ，

Amina Djurabekova ，

Jonathan Lasham ，

Luka Simsive ，

Janet Vonck ，

Vivek Sharma

bioRxiv

2026.07.12.738023； doi：

https://doi.org/10.64898/2026.07.12.738023

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.12.738023v1?rss=1

🏷️ 冷冻电镜 蛋白质结构建模 酸性氨基酸 侧链构象预测 分子动力学模拟