蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能實驗課-2010年

實例：對GFAP人膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein)進行結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測

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GFAP命名與起源蛋白質(zhì)屬性注釋

OMIMISOFORM比對信息序列注釋（特征）多態(tài)性，SNP位點全序列比對三維結(jié)構(gòu)分析蛋白與蛋白相互作用數(shù)據(jù)庫P14136無代謝通路注釋牛視紫紅質(zhì)蛋白（Swiss-Prot/TrEMBLAC:P02699)代謝通路圖功能預(yù)測及家族注釋

二、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)分析

2.1序列比對，得到同源蛋白蛋白質(zhì)基本參數(shù)，包括分子量、等電點、氨基酸殘基組成、疏水性等2.2蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分析蛋白質(zhì)的疏水性預(yù)測可以根據(jù)gravy值來預(yù)測。GRAVY值的范圍在2與-2之間，正值表明此蛋白為疏水性蛋白，負值表明為親水蛋白。疏水性信息可被用于跨膜螺旋的預(yù)測，

2.3蛋白質(zhì)親疏水性分析

蛋白質(zhì)親疏水性氨基酸的組成是蛋白質(zhì)折疊的主要驅(qū)動力。蛋白質(zhì)折疊時會形成疏水內(nèi)核和親水表面，同時在潛在跨膜區(qū)出現(xiàn)高疏水值區(qū)域，據(jù)此可以測定跨膜螺旋等二級結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)表面氨基酸的分布。

GFAP親疏水性分布圖，橫坐標為序列位置，縱坐標為氨基酸的標度值。Hphob.kyte&Doolittle標度（default)定義疏水性氨基酸較高的打分值（>0值表示疏水性,<0值表示親水性）。

除了圖形輸出，同時也提供文本形式輸出2.4跨膜區(qū)結(jié)構(gòu)預(yù)測

蛋白質(zhì)疏水區(qū)域可作為評判潛在跨膜區(qū)的依據(jù)，但預(yù)測得到的疏水區(qū)并不一定就是跨膜區(qū)域。對于多次的跨膜區(qū)，則以親水殘基區(qū)和較長的疏水殘基區(qū)交替出現(xiàn)；膜內(nèi)外交界處多出現(xiàn)色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸。采用蛋白質(zhì)疏水性分布圖，可找尋至少20個以上的連續(xù)的大多數(shù)是疏水性氨基酸殘基的區(qū)域。

TMpred為EMBnet開發(fā)的在線分析蛋白質(zhì)跨膜區(qū)軟件,可從EXPASY直接鏈接/software/TMPRED_form.html,它基于對TMbase數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析來預(yù)測蛋白質(zhì)跨膜區(qū)和跨膜方向。也可用TMHMM分預(yù)測P14136是否存在跨膜區(qū)P14136：GFAPP14136預(yù)測結(jié)果牛視紫紅質(zhì)蛋白（Swiss-Prot/TrEMBLAC:P02699)存在7個跨膜區(qū),其跨膜區(qū)預(yù)測位置和TMpred預(yù)測結(jié)果基本吻合。TMpred分析預(yù)測結(jié)果

SignalP:預(yù)測蛋白質(zhì)序列中信號肽的剪切位點http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/

預(yù)測結(jié)果

三、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析PSIPRED預(yù)測平均準確率達到80%，網(wǎng)站http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/web_servers/KEGG數(shù)據(jù)庫中對P14136motif分析

四、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域與功能分析4.1Pfam是大規(guī)模收集蛋白質(zhì)家族的數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)址為http://pfam.sanger.ac.uk

4.2Prosite（www.expasy.ch/prosite/)

通過分析蛋白質(zhì)家族序列中保守和可變區(qū)域來搜索區(qū)別于其他家族的特征標志序列模式，即通過蛋白質(zhì)家族多序列比對得到特征基序（motif).通常與生物學(xué)功能有關(guān)，例如酶的活性位點、配體或金屬結(jié)合位點等。Prosite數(shù)據(jù)庫使用正則表達式來表示序列模式，例如：[GSK]-F-x(2)-[LIVMF]-x(4)-[RKEQA]-x(2)-[RST]-x-[GA]-x-[KN]-P-x-T.這里，方括號中為可選殘基，如第一個方括號[GSK]中3個殘基中甘氨酸G、絲氨酸S和賴氨酸L中的任意一個均可出現(xiàn)。x(2)表示可以有兩個任意殘基。{}中列出不許出現(xiàn)的氨基酸。因此，序列片段GFxxLxxxxRxxRxGxKPxT是其中一種可能的模式。Prosite提供幾種序列分析工具，允許用戶對未知蛋白質(zhì)序列進行保守motif和家族分析，如Scanprosite,PRATT.5、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)分析建模部分結(jié)果預(yù)測蛋白模型評估：以原子經(jīng)驗平均力勢計算每個氨基酸和周圍環(huán)境的相互作用能量，能量越高越不穩(wěn)定（為正值，紅色表示），反之亦然（為負值，綠色表示）。模板搜索結(jié)果：同源建模核心是參考模板蛋白的結(jié)構(gòu)信息來構(gòu)建未知蛋白的結(jié)構(gòu)，合適的模板增加預(yù)測結(jié)構(gòu)的可靠性

總結(jié)：GFAP為一中等分子量的酸性蛋白，分子中含有較多的Glu，每個分子大約帶9個負電荷。該蛋白無跨膜區(qū)域，并且親水，不是膜蛋白。GFAP是一種結(jié)構(gòu)蛋白，屬于IF家族，主要參與中間纖維的構(gòu)成，在神經(jīng)元內(nèi)環(huán)境的維持和血腦屏障中起著重要作用。到目前為止，該蛋白的空間結(jié)構(gòu)尚未完全解析出來，有待于進一步研究。作業(yè)MELAALCRWGLLLALLPPGAASTQVCTGTDMKLRLPASPETHLDMLRHLYQGCQVVQGNLELTYLPTNASLSFLQDIQEVQGYVLIAHNQVRQVPLQRLRIVRGTQLFEDNYALAVLDNGDPLNNTTPVTGASPGGLRELQLRSLTEILKGGVLIQRNPQLCYQDTILWKDIFHKNNQLALTLIDTNRSRACHPCSPMCKGSRCWGESSEDCQSLTRTVCAGGCARCKGPLPTDCCHEQCAAGCTGPKHSDCLACLHFNHSGICELHCPALVTYNTDTFESMPNPEGRYTFGASCVTACPYNYLSTDVGSCTLVCPLHNQEVTAEDGTQRCEKCSKPCARVCYGLGMEHLREVRAVTSANIQEFAGCKKIFGSLAFLPESFDGDPASNTAPLQPEQLQVFETLEEITGYLYISAWPDSLPDLSVFQNLQVIRGRILHNGAYSLTLQGLGISWLGLRSLRELGSGLALIHHNTHLCFVHTVPWDQLFRNPHQALLHTANRPEDECVGEGLACHQLCARGHCWGPGPTQCVNCSQFLRGQECVEECRVLQGLPREYVNARHCLPCHPECQPQNGSVTCFGPEADQCVACAHYKDPPFCVARCPSGVKPDLSYMPIWKFPDEEGACQPCPINCTHSCVDLDDKGCPAEQRASPLTSIISAVVGILLVVVLGVVFGILIKRRQQKIRKYTMRRLLQETELVEPLTPSGAMPNQAQMRILKETELRKVKVLGSGAFGTVYKGIWIPDGENVKIPVAIKVLRENTSPKANKEILDEAYVMAGVGSPYVSRLLGICLTSTVQLVTQLMPYGCLLDHVRENRGRLGSQDLLNWCMQIAKGMSYLEDVRLVHRDLAARNVLVKSPNHVKITDFGLARLLDIDETEYHADGGKVPIKWMALESILRRRFTHQSDVWSYGVTVWELMTFGAKPYDGIPAREIPDLLEKGERLPQPPICTIDVYMIMVKCWMIDSECRPRFRELVSEFSRMARDPQRFVVIQNEDLGPASPLDSTFYRSLLEDDDMGDLVDAEEYLVPQQGFFCPDPAPGAGGMVHHRHRSSSTRSGGGDLTLGLEPSEEEAPRSPLAPSEGAGSDVFDGDLGMGAAKGLQSLPTHDPSPLQRYSEDPTVPLPSETDGYVAPLTCSPQPEYVNQPDVRPQPPSPREGPLPAARPAGATLERPKTLSPGKNGVVKDVFAFGGAVENPEYLTPQGGAAPQPHPPPAFSPAFDNLYYWDQDPPERGAPPSTFKGTPTAENPEYLGLDVPV