H++和propka3对HIS质子化为什么不同？

hhhnano

各位大佬，对于同样的原始蛋白EstSC4-MHET0.pdb，EstSC4-MHET0.pdb是水解酶，最佳水解pH=9.0,HIS147 （原始蛋白编号）是催化三联体之一，采用H++和propka3质子化后，有两个HIS质子化结果不同，请问为什么不同，哪一种是正确的？非常感谢！

H++结果如下：

ATOM   2241  N   HIE   146      33.413  -9.168  -2.713  1.00  0.00           N   (PKa=4.7)
ATOM   2431  N   HIE   160      17.750 -16.312  -3.951  1.00  0.00           N  (PKa=7.8)

propka3质子化结果：

ATOM   2241  N   HID A 147      33.413  -9.168  -2.713 -0.4157 1.8240  (PKa=2.56)
ATOM   2431  N   HID A 161      17.750 -16.312  -3.951 -0.4157 1.8240   (PKa=4.95)




H++质子化过程：

# 1使用pdb4amber处理原始文件
pdb4amber -i EstSC4-MHET0.pdb -o EstSC4_proc.pdb --nohyd

# 2提取蛋白
grep "^ATOM" EstSC4_proc.pdb > protein.pdb

#  清理 CONECT记录
grep -v "^CONECT" protein.pdb > protein_fixed.pdb

#3 上传protein_fixed.pdb
http://newbiophysics.cs.vt.edu/H++/index.php

下载 0.15_80_10_pH9_protein_fixed.genpdb.cpptraj.pdb
echo "END" >>0.15_80_10_pH9_protein_fixed.genpdb.cpptraj.pdb



propka3质子化过程如下：

#1 然后用pdb4amber修复
pdb4amber -i EstSC4-MHET0.pdb -o EstSC4-MHET0_proc.pdb --nohyd

#2提取蛋白质部分（移除配体）
grep -v "^HETATM.*LIG" EstSC4-MHET0_proc.pdb > EstSC4-MHET0_protein.pdb

#3 清理 CONECT记录
grep -v "^CONECT" EstSC4-MHET0_protein.pdb  > EstSC4-MHET0_protein_fixed.pdb

#4 使用pdb2pqr30质子化蛋白质（pH 9.0）
pdb2pqr30 --ff=AMBER --ffout=AMBER --keep-chain --titration-state-method=propka --with-ph=9.0 EstSC4-MHET0_protein_fixed.pdb EstSC4-MHET0_protein_Hadded.pdb

#5 添加END记录
echo "END" >> EstSC4-MHET0_protein_Hadded.pdb

student0618

它们的背后理论不同。Propka 是empirical method，H++ 是solve PB equation。具体参考原文。

这篇综述 (https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5662048/) 也比较了不同方法。

实际上还要看体系，有些 active site 根据机理会需要指定的质子化，要看该蛋白相关文献。

hhhnano

用同一份完全一致的输入体系重复两套计算
要么都保留水/离子/辅因子，要么都去掉（推荐二者保持一致）；并对缺失位点进行相同的补全处理。
保持相同的链ID与残基编号（避免比对偏移）。
固定关键邻近残基的质子化以匹配已知机理
对催化Asp（与His配对的那一位）保持去质子化（负电），对催化Ser保持中性羟基；然后仅在His上比较HID/HIE的判定。这样更能逼近真实催化几何。
结构几何判据
检查 His ND1–Ser Oγ 与 His NE2–Asp Oδ/ε 的距离与取向；若 ND1–Ser Oγ 是潜在H键（His作碱受体），而 NE2–Asp 是H键（His作供体），则选 HIE。
进阶方法
若要消除不确定性，可在常pH=9的条件下做短程常pH MD 或 在固定两种tautomer（HID vs HIE）下能量最小化/短MD，比较关键氢键占有率与势能，选择更稳定的一种用于生产计算。