蛋白质与生命活动及生理功能密不可分，蛋白质的功能依赖于蛋白质分子的固有结构复杂性，并且部分基于每个蛋白质结合特定配体的能力。在蛋白与配体相互作用过程中，一些氨基酸残基具有至关重要的作用，当这些氨基酸残基发生突变时，会造成蛋白质的物理化学性质、结构与功能等一系列的变化。本期内容就为大家分享在Chimera进行氨基酸的单点突变的操作方法。
天然氨基酸突变
本文中我们以Nudix水解酶 MTH1为例，首先导入蛋白结构，在菜单栏点击“File -> fetch by ID”，输入PDB ID：1B27；
然后在菜单栏点击“Tool -> Sequence -> Sequence -> 选择Chain A -> Show，可以看到Chain A的序列；
在序列面板中可通过鼠标左键按住并拖动的方式选择氨基酸，这里我们选择对116号氨基酸甲硫氨酸进行突变，选中该氨基酸然后鼠标右键在显示窗口中放大并居中显示；
为了方便观察，在菜单栏点击“Action -> Atom/Bonds -> Show”把氨基酸展示出来；
类似的，为了方便观察氨基酸突变后突变氨基酸周围残基的变化，我们将突变氨基酸5埃范围内的残基也显示出来。在菜单栏点击“Select -> Zone -> 勾选<5.0 Aangstroms from currently selected atoms -> OK”选中周围5A范围内的残基，然后点击“Action -> Atom/Bonds -> Show”将它们显示出来；
下面取消所有选择，重新选择甲硫氨酸，接下来在菜单栏点击“Tools -> Structure editing -> Rotamers”在打开的面板中，“Rotamer”选择“LEU”即亮氨酸，“Rotamer library”可以选择Rotamer库，包括Dunbrack 2010、Dynameomics、Richardson（common-atom）、Richardson（mode）；当我们选择不同的库时，面板下方会显示相应的参考文献，可以查看文献去了解有关库的信息，选择完成后，点击“Apply”运行即可；
突变后，会得到多个可能的结构，“Probability”为统计的概率，可以通过列表浏览每个结构，观察与周围的残基的碰撞情况，根据需要选择合适的结果；
也可在该面板中点击“Columns -> Add -> Clashes”来分析突变后结构与周围残基的接触情况；
这里我们就选择第一个可能性最大的结构，点击“Apply”即可。
非标准氨基酸的突变
对于非标准氨基酸的突变，可以借助一个插件，名为“SwissSidechain Chimera plugin”。
首先创建一个插件的新目录，根据自己的需求创建即可，然后下载“
SwissSidechain_chimera.zip”文件；下载地址如下：
https://swisssidechain.ch/data/SwissSidechain_chimera.zip
将下载好的压缩包解压至新建的插件目录，然后打开Chimera并在菜单栏点击“Favorites -> Preferences”打开首选项面板；
设置“Category”为“Tools”，并在“Third-party plugin locations”项目栏点击“Add…”将包含SwissSidecchain文件夹的目录添加到插件位置中，如本例中的位置为“D：\Software\Chimera 1.16”；
设置完成后，重启Chimera，SwissSidechain模块应该出现在“Tools -> Structure Editing”菜单栏中；
要进行氨基酸突变时，选中要突变的氨基酸，在菜单栏点击“Tools -> Structure Editing -> SwissSidechain” ，在弹出的面板中，“Rotamer type”选择SwissSidechain的一个非天然侧链，然后单击“Apply”即可，之后类似于标准氨基酸突变的方法选择结构即可。
此外，通过命令也可以很容易的实现类似的效果，语法为：
swapnaa Newres #Object:ResNumber.Chain例如，将对象0中E链上的82号残基突变为氨基丁酸（Aminobutyric acid，ABA），可输入以下命令：
swapnaa ABA #0:82.ED-氨基酸突变
在Chimera中，还可以借助“D_SwissSidechain_chimera”插件将残基突变为天然或非天然的D-氨基酸。
D_SwissSidechain_chimera插件的下载地址如下：
https://swisssidechain.ch/data/D_SwissSidechain_chimera.zip
D_SwissSidechain_chimera与SwissSidechain Chimera插件的安装方式是一样的，使用方法也是类似的，不同的是，需要将“swapnaa”命令修改为“swapdaa”命令。
也可以使用菜单栏进行操作，在菜单栏点击“Tools -> Structure Editing -> D-SwissSidechain”，在弹出的面板中，“Rotamer type”选择SwissSidechain的一个要突变的侧链，然后单击“Apply”即可。
参考资料：
1. https://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/docs/user/tools/rotamers.html
2. https://swisssidechain.ch/visualization/chimera.php
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