来自Proteopedia
蛋白质组链接蛋白质组链接
0.69A分辨率下氢原子的实验差异密度峰值：1年4泰尔13 蛋白质中大约50%的原子是氢。然而，大多数分子模型中都没有氢原子。大多数晶体没有足够的分辨率（需要1.0μgstroms或更好）来直接确定氢原子的位置。在大分子模型中加入氢是很容易的，但结果只与分子模型本身一样好。
大多数大分子模型中氢原子的缺失
蛋白质体的大多数分子模型中都没有氢原子，这些分子模型主要来自蛋白质数据库0.83%的车型蛋白质数据库缺乏氢原子（2024年5月）。这是因为大多数高分子晶体没有足够的分辨率确定氢原子的位置。然而，这很容易添加氢原子事实上，这是一个好主意，因为有助于纠正和验证分子模型。
虽然在典型大分子晶体的电子密度图中，它们的位置在经验上并没有很好地确定，但有时添加了氢在X射线晶体模型存入蛋白质数据库之前。这是作者的选择pdb文件.氢通常存在于PDB文件中，其原因是核磁共振分析，通常出现在理论模型.
大约50%的蛋白质原子和大约35%的核酸原子是氢
在蛋白质中，考虑到氨基酸的频率，加权后每个非氢原子的平均氢数为1.01。因此，氢约占蛋白质中所有原子的50%。核酸含量较少，约为35%。
收件人测定氢原子的百分比在Proteopedia的模型中，单击单词焦耳（Jmol）在可旋转分子场景的右下角，然后打开慰问。在打开的Console窗口的下框中，输入“select hydrogen”，并在上框的报告中记录原子数。然后对“不选择氢气”执行相同的操作。
收件人可视化氢原子，使用第一眼中的链接资源分子场景下的部分。模型显示在Jmol简介，单击葡萄藤。使用背景切换按钮将背景更改为黑色。现在点击葡萄藤。在的帮助面板中葡萄藤，检查更多详细信息氢原子是白色的。要隐藏然后显示它们，请选中隐藏氢元素，然后取消选中它。
每个非氢蛋白质原子的平均蛋白质氢数的值1.01是根据每个氨基酸的值计算得出的，该值由氨基酸的平均频率加权。使用的频率是基于已知序列的1021个无关蛋白质，见Creighton（1993）第5页的表格[1].
大分子模型中的氢
高分辨率结晶模型中的经验定位氢
高分辨率蛋白质晶体学（1.2μgstroms或更好）可以根据经验从电子密度图中指定一些氢位置，而非常高分辨率的晶体（1.0μgstrom或更好）则可以指定大多数氢的位置。
- 例子：酪氨酸激酶SH2结构域的X射线模型1万在1.0埃的分辨率下，包含901个氢和920个非氢蛋白质原子（比率0.98，49%），因此实际上存在的氢几乎都是指定的位置。
平均分辨率结晶模型中的理论定位氢
如上所述，大多数大分子晶体并没有提供足够高的分辨率来根据经验检测氢位置。中位数分辨率的模型蛋白质数据库为2.0º。
- 示例：无氢：PDB文件中的X射线模型1小时氧血红蛋白（分辨率2.1 A）不含氢。
- 示例：理论上的一些氢：X射线文件1英里/小时（1.8 A分辨率；整合素粘附蛋白域）包含312个水，每个水含有2个氢（因此624个水氢），再加上639个蛋白质氢，其中2939个非氢蛋白质原子只占该蛋白质中实际存在的氢的22%（639/~2939）。模型中的蛋白质氢是极性氢：每条主链氮上有一个氢（三个氢/氨基末端氮），而Ser、Thr、Tyr、Lys、Arg、His、Asn和Gln中的侧链氧或氮上有氢。共价键合到碳上的氢都不存在。在流行的晶体精细化程序X-PLOR中，X射线模型精细化的分子动力学阶段需要存在的氢；一些作者在提交pdb文件其他人把它们留在里面蛋白质数据库根据存款人的偏好，接受X光模型。
- 示例：理论上的所有氢:4加仑2，2013年X射线晶体学蛋白质-RNA复合物的模型，含有所有氢，但其分辨率在3.56Ω的电子密度图中，氢不可能被分解。
核磁共振模型中的氢
核磁共振方法还确定了一些氢位置。通常，所有氢都是在分子折叠之前建模的，以符合核磁共振原子间距离约束；因此，所有氢通常都存在于提交给PDB的核磁共振模型中。
- 例子：25的钙调素合奏核磁共振模型1立方英尺每个模型包含1096个蛋白质氢和1166个非氢蛋白质原子（比率0.94，48.5%），因此为几乎所有实际存在的氢指定了位置。
- 例子：紫胶阻遏物：DNA复合体3核磁共振模型1磅/平方英寸每个模型包含294个蛋白质氢和1197个非氢蛋白质原子（比率0.25，19.7%）。该模型中只存在极性蛋白质氢。DNA中有141个氢原子，1335个非氢DNA原子（9.6%）。只存在Watson-Crick和末端脱氧核糖氢。所有138个水分子都被建模为H2O.单个模型包含243、235和233个氢。（作者E.M.没有确定这些差异的基础。）
从理论上添加氢
在大分子模型中添加氢很容易(PDB文件)使用下面列出的高可靠性免费服务器。注意，结果只与分子模型本身一样好。当然，非氢原子位置的不确定性会导致氢原子的位置不准确。事实上，分子模型的质量可以从氢与非氢原子之间的空间配合程度来判断。这种匹配度在总碰撞分数按以下第一种方法报告，模塑性.
- 使用理查德森实验室的简单而强大的摩尔概率：全原子接触分析服务器。氢化物被添加到蛋白质和核酸中（但不添加到水中），因此可以节省产生的pdb文件该服务器的优点是，您还可以对模型的质量进行强大的分析，包括哪些Gln/Asn/His残基的侧链应该翻转，整体冲突得分等。您可以保存具有推荐侧链翻转的模型。此外，还可以在模型中的任意位置可视化碰撞，包括侧链翻转或未翻转的情况。
- 使用Vriend实验室WHATIF WWW接口.蛋白质和核酸中都添加了氢还有水.
- 在“类别”（左侧）下，单击“氢（键）”。
- 选择“将质子添加到结构”。
- 输入PDB ID或上传坐标文件。
- 结果显示后，单击pdb链接以接收包含添加氢的坐标文件。
PDB文件例如，可以将从这些方法中保存的数据上传到Jmol简介.
第1天66是一个早期（1992年）的中等分辨率（2.7μl）晶体模型，包含蛋白质、DNA和51个水氧化合物。MolProbity报告其classcore为11.765%。模型存放在PDB公司不含氢原子。上述两台服务器的结果：
比较1d66上的摩尔概率和WHATIF
| 服务器 | 蛋白质氢化物 | 核氢化物 | 水氢化合物 | 总氢含量 |
| 摩尔浓度 | 982 | 427 | 0 | 1,409 |
| WHATIF公司 | 1,000 | 423 | 102 | 1,525 |
1d66：WHATIF将12个半胱氨酸中的硫质子化，这些半胱氨酸与4个镉离子和2个N末端氮素（6个H原子）进行配位，而MolProbity不进行配位。MolProbity使2条DNA链上的末端羟基发生质子化，而WHATIF则没有。MolProbity添加的所有氢似乎都具有合理的几何结构，而WHATIF添加的一些氢则没有。
另请参见
内容属性
本文中的大部分原始内容都是根据之前由用户：Eric Martz，用于中的多个位置蛋白质探索者:水,PDB文件中的氢、和氢气在中帮助/索引/词汇表.
感谢John Badger的关键贡献。
注释和参考
- ↑“蛋白质、结构和分子性质”，Thomas E.Creighton，第2版，1993年，W.H.Freeman and Co。
