蛋白質工程第四章蛋白質結構預測

蛋白質工程

ProteinEngineering教學內容第一章緒論第二章蛋白質的結構與功能第三章蛋白質結構分析技術第四章蛋白質結構預測第五章蛋白質的修飾與克隆表達第六章蛋白質純化第七章蛋白質分子設計第八章蛋白質組學第九章蛋白質工程的應用Chapter4BioinformaticsAnalysisofProteinStructure第四章蛋白質結構預測4Contentsofchapter44.2蛋白質結構預測4.1常用蛋白質數據庫4.1常用蛋白質數據庫藍皮本P164、P165表6-1橙皮本P69一、蛋白質序列數據庫二、蛋白質結構數據庫三、蛋白質結構分類數據庫一、蛋白質序列數據庫1、從三大核酸數據庫查找蛋白序列

GenBank、EMBL、DDBJ2、從蛋白質序列數據庫查找蛋白序列

SWISS-PROT、PIR、TreEMBL及三者合并而成的UniProt1、從三大核酸數據庫找蛋白序列（1）NCBINationalCenterforBiotechnologyInformation，NCBI，美國國家生物技術信息中心/GenBank等公共數據庫工具：

PubMed查找文獻BLAST序列比對NCBI主頁以鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphimurium)H-1-i基因為例人類的拉丁文名：Homosapiens1、從三大核酸數據庫找蛋白序列（2）EMBLEuropeanMolecularBiologyLaboratory，EMBL，歐洲分子生物學實驗室/EMBL核酸序列數據庫，1980年建立EuropeanBioinformaticsInstitute，EBI，歐洲生物信息學研究所http://www.ebi.ac.uk/它是EMBL的一部分。1992年由歐盟資助建立在英國的一個非盈利性學術機構，也是生物信息學研究與服務的歐洲中心。（2）EMBLEBI開發(fā)多種生物學數據庫，包括：（1）核酸序列數據庫（EMBL核酸序列數據庫、Ensembl、ENEST、MitBaseServer、EDGP、Parasites等）；（2）蛋白質序列數據庫（SWISS-PROT、TrEMBL、InterPro等）；（3）基因組數據庫；（4）序列結構分類數據庫（DSSP、HSSP、DALI等）；（5）大分子結構數據庫（EBI-MSD等）；（6）人類蛋白質數據庫（HPI等）；（7）序列圖譜數據庫（RHdbServer、GenomeMaps98等）1、從三大核酸數據庫找蛋白序列（3）DDBJNationalInstituteofGenetics，NIG，日本國立遺傳學研究所http://www.nig.ac.jg/是日本遺傳學各方面研究的中心研究機構及生命科學所有領域的研究基地。NIG建立的日本DNA數據庫（DDBJ）、歐洲EBI維護的EMBL核酸序列數據庫，以及美國NCBI的GenBank數據庫，并列為國際上最著名的三大核酸數據庫。一、蛋白質序列數據庫1、從三大核酸數據庫查找蛋白序列

GenBank、EMBL、DDBJ2、從蛋白質序列數據庫查找蛋白序列

SWISS-PROT、PIR、TreEMBL及三者合并而成的UniProt

SWISS-PROT、PIR、TreEMBL見P170-173目前UniProt數據庫將以上3個數據庫合并在一起。包括UniProtKB、UniRef和UniParc三部分UniProtKB：UniProtKnowledgebaseUniPort數據庫鏈接：

/蛋白質基本性質分析蛋白質基本性質分析P186如前圖所示，在UniPort結果里可看到：（1）ComputerpI/MW：蛋白質的等電點和分子量（2）ProtParam：蛋白質的理化參數（3）ProtScale：蛋白質的疏水性區(qū)域（4）PeptideMass：蛋白質被特異切割（如胰蛋白酶、糜蛋白酶、CNBr）的產物4.1常用蛋白質數據庫藍皮本P164、P165表6-1橙皮本P69一、蛋白質序列數據庫二、蛋白質結構數據庫三、蛋白質結構分類數據庫二、蛋白質結構數據庫1、PDB（ProteinDatebBank）

2、MMDB（MolecularModelingDatabase）1、PDB：/pdb/home/home.do

在結構生物學中占有中心地位，收集蛋白質和其它大分子的結構數據。三維結構的呈現：JmolViewer、KiNGViewer、SWISS-PDBViewerCartoon：彩帶模型，這種顯示法使二級結構折疊容易辨認。Backbone：金屬絲模型，表示出多肽主鏈的走向，在比較同一種分子的兩種構象時有用。JmolViewer模式BallandStick：球棍模型，能顯示原子水平上的結構細節(jié)?？梢怨烙嬙又g的相對距離，對于評價氨基酸之間的相互作用很重要。CPK：實心球模型，球體大小對應每個原子的范德華半徑。對評估配體與結合位點的適合程度非常有用。JmolViewer模式蛋白質可視化免費軟件PymolPymol是強大的分子圖形顯示和基本特征測定系統(tǒng)。Pymol可在/edu尋找鏈接下載Pymol啟動后顯示雙界面，對分子操作的常用命令界面，多種分析功能界面。1.圖形界面左上側列出主要的可操作對象并分成幾個層次，包括所選對象、蛋白質、整體等；2.每個層次的對象有五種主要操作：動作(A:action)、顯示(S:Show)、隱藏(H:hide)、標記(L:Label)、上色(C:Color)。3.Dispaly下拉菜單中可顯示蛋白質中每條肽鏈的序列和非蛋白質成分，鼠標左鍵單擊序列選中特殊待操作的殘基可同時顯示對象所在位置；還可設置背景(論文中這類圖一般用白色背景，而報告中常用黑色背景以增加視覺效果)；4.Wizard中有對分子常用性質測定模塊，包括距離、電荷等以及嘗試進行蛋白質分子改造的功能。蛋白質圖形操作和性質測定2、MMDB：/Structure

4.1常用蛋白質數據庫藍皮本P164、P165表6-1橙皮本P69一、蛋白質序列數據庫二、蛋白質結構數據庫三、蛋白質結構分類數據庫三、結構分類數據庫參見P182SCOPCATHPDBsumSCOP：http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/SCOP（StructuralClassificationofProtein）數據庫是一個蛋白質結構分類數據庫。依據不同蛋白質的氨基酸組成的相似性及三級結構，分為全螺旋、全折疊、/等11個結構類型，再按照折疊、超家族、家族進一步細分。SCOP：http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/4.1常用蛋白質數據庫P164、P165表6-1一、蛋白質序列數據庫二、蛋白質結構數據庫三、蛋白質結構分類數據庫4.2蛋白質結構預測一、序列比對二、二級結構預測三、結構域預測四、三維結構預測蛋白質分析專家系統(tǒng)ExpertProteinAnalysisSystem，ExPASy/1994年由瑞士生物信息學院（SwissInstituteofBioinformatics，SIB）創(chuàng)建的世界上第一個分子生物學網站，專門從事蛋白質序列、結構、功能和蛋白質2D圖譜等的分析。通過該網站可以鏈接到國際上包括ENZYME、PROSITE、TrEMBL、SWISS-PROT、SWISS-2DPAGE、SWISS-3DIMAGE等數據庫的相關站點，以及SWISS-MODEL等軟件工具。/proteomics/proteomics各種Database：序列數據庫、結構數據庫、結構分類數據庫各種Tools：序列比對、二級結構預測、三維結構預測、結構域預測等一、序列比對在生物信息學研究中，最常用和最經典的一個研究手段，就是通過序列比對獲得有用的信息和知識。從核酸及蛋白質的一級結構方面來分析序列的相同點和不同點，從而能夠推測它們的結構、功能及進化上的聯系。一、序列比對（1）NCBI的BLAST/Blast.cgi一、序列比對（2）DNAStar軟件的MegAlign：把多序列存成.seq后綴文件（3）ClustalW軟件：把多序列存成.txt后綴文件二、二級結構預測統(tǒng)計學方法：Chou-Fasman法物理化學方法：Lim法神經網絡和人工智能方法混合方法參見《蛋白質結構預測實驗指南》電子版Chou-Fasman法：根據20種氨基酸形成α-螺旋、β-折疊、β-轉角的傾向性（P）來預測20種氨基酸的Chou-Fasman參數二、二級結構預測Jpred在線二級結構預測：pbio.dundee.ac.uk/www-jpred/SOPMA在線二級結構預測：

http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html

Jpred二級結構預測方法

（1）進入Jpred首頁（pbio.dundee.ac.uk/www-jpred/），（2）在“Sequence”下的空白處直接輸入序列；也可以選擇“Advanced”高級模式，選擇Email提交方式或留空為網頁結果顯示，輸入蛋白質序列或者從電腦文件夾中獲取，最后點擊“MakePrediction”；（3）在電子郵箱中找到結果地址，在彈出的結果顯示界面選擇進行簡單結果瀏覽、圖形化輸出等操作；（4）分析結果H：代表α-螺旋；E：代表β-折疊；-：代表無規(guī)則卷曲。

Jpred二級結構預測SOPMA預測結果局部結構預測

藍皮本P187橙皮本P73跨膜結構預測：TMPRET信號肽預測：SignalP卷曲螺旋（Coiledcoil）預測：Coils均可在/proteomics的Tools下找到相應程序SOPMA二級結構預測方法（1）進入SOPMA主頁(http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_sopma.html)；（2）在“Pasteaproteinsequencebelow”下的空白處提交蛋白序列（原始序列），可以在參數中進行符合我們要求的設置，然后點擊“SUBMIT”按鈕進行分析；SMARThttp://smart.embl-heidelberg.de/結構域預測三、結構域預測NCBIconserveddomains/cdd//cdd//cdd//cdd/http://smart.embl-heidelberg.de/三維結構預測的軟