生物信息學(xué)第六章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及分子設(shè)計(jì)

生物信息學(xué)第六章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及分子設(shè)計(jì)第1頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一引子單個(gè)蛋白涉及的問(wèn)題結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)(2D,3D)物理化學(xué)性質(zhì)功能空間位置研究方法提取純化制作晶體,決定結(jié)構(gòu)理解機(jī)制,功能多個(gè)蛋白涉及的問(wèn)題表達(dá)過(guò)程(DNARNA蛋白,調(diào)控網(wǎng)絡(luò))相互作用(yeasttwo-hybrid,親和層析)蛋白家族(family)檢測(cè)(2D,質(zhì)譜儀,蛋白質(zhì)芯片)研究方法基因組測(cè)序蛋白預(yù)言計(jì)算機(jī)分析結(jié)構(gòu)理解機(jī)制,功能第2頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary)：氨基酸序列二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary)：α螺旋、β片層、...三級(jí)(維)結(jié)構(gòu)(tertiary)：亞基，結(jié)構(gòu)域四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary)：亞基之間特定的空間關(guān)系蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第3頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一些單氨基酸(aa)突變可引起蛋白結(jié)構(gòu)的重大變化CFTR的ΔF508突變改變螺旋結(jié)構(gòu),從而改變其功能另一些變化則不明顯一些蛋白引起的疾病囊腫性纖維化(cysticfibrosis):CFTR鐮刀性貧血:血紅蛋白瘋牛病:朊蛋白阿爾茲海默氏征:淀粉樣前體蛋白蛋白結(jié)構(gòu)與人類疾病(重要性)第4頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白結(jié)構(gòu)的主要倉(cāng)庫(kù)–PDB始建于1971>32000個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(其中約3萬(wàn)是蛋白)讀取PDB文件的門(mén)戶網(wǎng)站Swiss-Prot,NCBI,EMBLPDBCATH,Dali,SCOP,FSSP解釋PDB文件的數(shù)據(jù)庫(kù)第5頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用”P(pán)ubMed”搜蛋白結(jié)構(gòu)(NCBI)1、進(jìn)入”P(pán)ubMed”2、選擇”Structure”3、輸入要找的蛋白名稱或ID號(hào)等(如RecBCD,E.coliDNArepair)4、點(diǎn)擊”Go”5、點(diǎn)擊感興趣的結(jié)果(1W36,進(jìn)入MMDB)結(jié)果列表中包含相關(guān)蛋白(poweredbyBLAST)、文獻(xiàn)、結(jié)構(gòu)域(domain)、配體(ligand)、3D縮略圖、三維查看器第6頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在MMDB看搜到蛋白的結(jié)構(gòu)(NCBI)MMDB(MolecularModelingDatabase):NCBI的大分子三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)來(lái)自PDB打開(kāi)的單個(gè)蛋白的頁(yè)面中包括文獻(xiàn)、簡(jiǎn)單描述、入庫(kù)日期、物種(taxonomy)該蛋白的PDB,

VAST鏈接(entirechain/View3DAlignment)三維查看器(Cn3D)分子成分(圖):chain,3Ddomain,classification/family,ligand第7頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一點(diǎn)擊其中的PDB(RCSB)鏈接，顯示三維結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)蛋白分類SCOP鏈接:結(jié)構(gòu)域(家族,超家族)CATH鏈接:域,Class,Architecture,Topology,HomologyGO鏈接:功能,過(guò)程,細(xì)胞組成更多信息生化性質(zhì),配體,SNP(SequenceDetails)圖形顯示各域的分布,類別,DSSP二級(jí)結(jié)構(gòu),PDP域更多外部鏈接(對(duì)于RecBCD多達(dá)26個(gè))第8頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一更多有用的鏈接PDB的外部鏈接中ComputepIMw點(diǎn)擊ChainB(可計(jì)算各鏈分子量)在打開(kāi)的ComputepI/Mw頁(yè)面中點(diǎn)擊EX5B_ECOLI(ExPASy，大量信息，鏈接)在打開(kāi)的UniProtKB/Swiss-Prot頁(yè)面中點(diǎn)擊EcoCyc：EG10824-MONOMER(biocyc，參與的反應(yīng)/路徑圖)第9頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)基本理化性質(zhì)分析蛋白質(zhì)親疏水性分析蛋白質(zhì)跨膜區(qū)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（α螺旋，β折疊等）蛋白質(zhì)超二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)模擬蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及分析的主要內(nèi)容第10頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)過(guò)程O(píng)RF翻譯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)蛋白質(zhì)序列蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和一級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索結(jié)構(gòu)域匹配已知結(jié)構(gòu)的同源蛋白？三維結(jié)構(gòu)模型可用的折疊模型？同源建模有二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)無(wú)串線法有從頭預(yù)測(cè)無(wú)第11頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)第12頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)：相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸組成等電點(diǎn)（pI）消光系數(shù)半衰期不穩(wěn)定系數(shù)總平均親水性…….工具網(wǎng)站備注AACompldent/tools/aacomp/利用未知蛋白質(zhì)的氨基酸組成確認(rèn)具有相同組成的已知蛋白ComputepI/Mw/tools/pi_tool.html計(jì)算蛋白質(zhì)序列的等電點(diǎn)和分子量ProtParam/tools/protparam.html對(duì)氨基酸序列多個(gè)物理和化學(xué)參數(shù)（分子量、等電點(diǎn)、吸光系數(shù)等）進(jìn)行計(jì)算PeptideMass/tools/peptide-mass.html計(jì)算相應(yīng)肽段的pI和分子量SAPShttp://www.isrec.isb-sib.ch/software/SAPS_form.html利用蛋白質(zhì)序列統(tǒng)計(jì)分析方法給出待測(cè)蛋白的物理化學(xué)信息蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分析工具第13頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ProtParam工具簡(jiǎn)介基于蛋白質(zhì)序列的組分分析氨基酸親疏水性等分析為高級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)提供參考Expasy開(kāi)發(fā)的針對(duì)蛋白質(zhì)基本理化性質(zhì)的分析：ProtParam工具/tools/protparam.html計(jì)算以下物理化學(xué)性質(zhì)：相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸組成等電點(diǎn)（pI）消光系數(shù)半衰期不穩(wěn)定系數(shù)總平均親水性……第14頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果分析Swiss-Prot和TrEMBL數(shù)據(jù)庫(kù)中序列直接填寫(xiě)Swiss-Prot/TrEMBLAC號(hào)(accessionnumber)如果分析新序列：直接在搜索框中粘貼氨基酸序列輸入Swiss-Prot/TrEMBLAC號(hào)將protein.txt蛋白質(zhì)序列粘貼在文本框中第15頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一返回結(jié)果氨基酸數(shù)目相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸組成正/負(fù)電荷殘基數(shù)第16頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一消光系數(shù)半衰期原子組成分子式總原子數(shù)E(Prot)=Num(Tyr)*Ext(Tyr)+Num(Trp)*Ext(Trp)+Num(Cystine)*Ext(Cystine)proteinsinwatermeasuredat280nm:Ext(Tyr)=1490,Ext(Trp)=5500,Ext(Cystine)=125Absorb(Prot)=E(Prot)/Molecular_weight第17頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一不穩(wěn)定系數(shù)脂肪系數(shù)總平均親水性<40stable>40unstable注意：ProtParam沒(méi)有考慮蛋白質(zhì)翻譯后修飾、蛋白質(zhì)多聚體等情況，故用戶在預(yù)測(cè)和分析此類特定蛋白質(zhì)的基本理化性質(zhì)時(shí)需要仔細(xì)審視反饋結(jié)果。第18頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)第19頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一跨膜區(qū)預(yù)測(cè)：膜蛋白是一類結(jié)構(gòu)獨(dú)特的蛋白質(zhì)，在各種細(xì)胞中普遍存在，同時(shí)發(fā)揮著重要的生理功能。一、跨膜區(qū)分析(a)-TypeImembraneprotein(b)-TypeIImembraneprotein(c)-Multipasstransmembraneproteins(d)-Lipidchain-anchoredmembraneproteins(e)-GPI-anchoredmembraneproteins第20頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)跨膜區(qū)特性典型的跨膜螺旋區(qū)主要是由20~30個(gè)疏水性氨基酸（Leu、Ile、Val、Met、Gly、Ala等）組成；親水殘基往往出現(xiàn)在疏水殘基之間，對(duì)功能有重要的作用；基于親/疏水量和蛋白質(zhì)跨膜區(qū)每個(gè)氨基酸的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布偏好性。跨膜蛋白序列“邊界”原則胞外末端：Asp（天冬氨酸）、Ser（絲氨酸）和Pro（脯氨酸）胞外-內(nèi)分界區(qū)：Trp（色氨酸）跨膜區(qū)：Leu（亮氨酸）、Ile（異亮氨酸）、Val（纈氨酸）、Met（甲硫氨酸）、Phe（苯丙氨酸）、Trp（色氨酸）、Cys（半胱氨酸）、Ala（丙氨酸）、Pro（脯氨酸）和Gly（甘氨酸）胞內(nèi)-外分界區(qū)：Tyr（絡(luò)氨酸）、Trp（色氨酸）和Phe（苯丙氨酸）胞內(nèi)末端：Lys（賴氨酸）和Arg（精氨酸）第21頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一常用蛋白質(zhì)跨膜區(qū)域分析工具工具網(wǎng)站備注DAShttp://www.sbc.su.se/~miklos/DAS/用DenseAlignmentSurface（DAS）算法來(lái)預(yù)測(cè)無(wú)同源家族的蛋白跨膜區(qū)HMMTOPhttp://www.enzim.hu/hmmtop/由Enzymology研究所開(kāi)發(fā)的蛋白質(zhì)跨膜區(qū)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)程序SOSUIhttp://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/由Nagoya大學(xué)開(kāi)發(fā)一個(gè)具有圖形顯示跨膜區(qū)的程序TMAPhttp://bioinfo.limbo.ifm.liu.se/tmap/基于多序列比對(duì)來(lái)預(yù)測(cè)跨膜區(qū)的程序TMHMMhttp://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM-2.0基于HMM方法的蛋白質(zhì)跨膜區(qū)預(yù)測(cè)工具TMpred/software/TMPRED_form.html基于對(duì)TMbase數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)跨膜區(qū)和跨膜方向TopPredhttp://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/toppred.html是一個(gè)位于法國(guó)的蛋白質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)程序第22頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一TMpred工具簡(jiǎn)介/software/TMPRED_form.html依靠跨膜蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)TMbase預(yù)測(cè)跨膜區(qū)和跨膜方向第23頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主要參數(shù)/選項(xiàng)序列在線提交形式：直接貼入蛋白序列填寫(xiě)SwissProt/TrEMBL/EMBL/EST的ID或AC輸出格式最短和最長(zhǎng)的跨膜螺旋疏水區(qū)長(zhǎng)度輸入序列名（可選）選擇序列的格式貼入protein.txt蛋白質(zhì)序列第24頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一輸出結(jié)果可能的跨膜螺旋區(qū)相關(guān)性列表可能的跨膜螺旋區(qū)位置分值片段中點(diǎn)位置相關(guān)性列表第25頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一建議的跨膜拓?fù)淠Ｐ妥顑?yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每一位置計(jì)算分值26第26頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/TMHMM第27頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、信號(hào)肽分析信號(hào)肽：指分泌蛋白表達(dá)時(shí)氨基端（N-，有時(shí)不在N端）的20余個(gè)氨基酸，將引導(dǎo)該蛋白質(zhì)最終分泌到細(xì)胞外，但這段信號(hào)肽會(huì)被信號(hào)肽酶切掉，所以成熟的分泌蛋白是不含這段信號(hào)肽的。信號(hào)肽可以指導(dǎo)蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)移。信號(hào)肽預(yù)測(cè)工具：SignalPserver（http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）第28頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第29頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分析（α螺旋、β折疊）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)及類型二級(jí)結(jié)構(gòu)取決于氨基酸側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，由氫鍵形成1、α螺旋(helix)：4-40aa2、β折疊(sheet)：5-10aa，平行或反平行(C,N端方向一致或相反)3、轉(zhuǎn)角(turn)4、無(wú)規(guī)則卷曲(randomcoil)第31頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一工具網(wǎng)站備注BCMSearchLauncher/包括了常見(jiàn)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析程序入口，一般分析可以以此服務(wù)器作為起點(diǎn)Profhttp://www.aber.ac.uk/~phiwww/prof/基于多重序列比對(duì)預(yù)測(cè)工具PSIpredhttp://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/psiform.html提供跨膜蛋白拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和蛋白profile折疊結(jié)構(gòu)識(shí)別工具nnPredict/~nomi/nnpredict.html預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)序列中潛在的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)和卷曲螺旋PredictProtein/提供多項(xiàng)蛋白質(zhì)性質(zhì)分析，并有較好準(zhǔn)確性PREDATORhttp://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/predator-simple.html預(yù)測(cè)時(shí)考慮了氨基酸殘基間的氫鍵蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分析工具第32頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PredictProtein(/)可以獲得功能預(yù)測(cè)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、基序、二硫鍵結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域等許多蛋白質(zhì)序列的結(jié)構(gòu)信息。該方法的平均準(zhǔn)確率超過(guò)72%，最佳殘基預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。因此，被視為蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。用戶需要注冊(cè)ID、驗(yàn)證E-mail后，才能使用PredictProtein工具。第33頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如何使用PredictProtein工具第34頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第35頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一將protein.txt蛋白質(zhì)序列粘貼在文本框中分析方法重要的算法：PROFsec（α螺旋，β折疊等基本二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)）PHDhtm（典型跨膜螺旋區(qū)預(yù)測(cè)）ProSite（特征Motif識(shí)別方法）第36頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一結(jié)果名稱說(shuō)明SecondaryStructure蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)Transmembrane典型跨膜螺旋區(qū)預(yù)測(cè)CoiledCoils卷曲螺旋預(yù)測(cè)Lowcomplexitysegments低復(fù)雜區(qū)域識(shí)別Non-OrdinarySecondaryStructure非典型二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)Localization蛋白質(zhì)定位預(yù)測(cè)DisulphideBonds二硫鍵位置預(yù)測(cè)Trans-MembraneBeta-Barrelβ-桶狀跨膜區(qū)預(yù)測(cè)（細(xì)菌）ProteinDisorder蛋白質(zhì)結(jié)果無(wú)序性分析AmbivalentSwitches識(shí)別構(gòu)象變化的氨基酸Protein-Proteinbinding蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)識(shí)別Protein-DNAbinding蛋白質(zhì)-DNA結(jié)合位點(diǎn)識(shí)別Globular球狀蛋白預(yù)測(cè)結(jié)果Prosite基序（Motif）識(shí)別和分類AlignmnetPSI-BLAST分析第37頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PROSITE中的ID號(hào)Motif名稱Motif模式提交序列中出現(xiàn)該Motif的位置ProSitemotif搜索結(jié)果第38頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一置信度二硫鍵位置二硫鍵位置預(yù)測(cè)結(jié)果第39頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PHD跨膜螺旋區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果跨膜螺旋區(qū)非跨膜螺旋區(qū)第40頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PROF二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果螺旋結(jié)構(gòu)片層結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)則卷曲第41頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)域（StructuralDomain）是蛋白序列的功能、結(jié)構(gòu)和進(jìn)化單元。結(jié)構(gòu)域通常都是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的組合，即蛋白質(zhì)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的近似球形的組裝體。結(jié)構(gòu)域是介于二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的另一種結(jié)構(gòu)層次。結(jié)構(gòu)域的實(shí)質(zhì)是二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合體，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的元件。第42頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基本類型：

α折疊β折疊α/β折疊α+β折疊第43頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一工具網(wǎng)站備注CDD/sites/entrez?db=cdd通過(guò)比較目標(biāo)序列和一組位置特異性打分矩陣進(jìn)行RPS-BLAST來(lái)確定目標(biāo)序列中的保守結(jié)構(gòu)域HAMAP/sprot/hamap/families.html通過(guò)專家預(yù)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的微生物家族同源蛋白數(shù)據(jù)InterProhttp://www.ebi.ac.uk/interpro/蛋白質(zhì)家族、結(jié)構(gòu)域和功能位點(diǎn)的聯(lián)合資源數(shù)據(jù)庫(kù)，整合了多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和工具的結(jié)果，并提供相應(yīng)的鏈接Pfamhttp://pfam.sanger.ac.uk/每個(gè)蛋白家族包含了多序列比對(duì)、profile-HMMs和注釋文件ProDomhttp://prodom.prabi.fr/從SWISS-PROT/TrEMBL數(shù)據(jù)庫(kù)中的非片段蛋白序列數(shù)據(jù)構(gòu)成，每條記錄包含一個(gè)同源結(jié)構(gòu)域多重比對(duì)和家族保守一致性序列SMARThttp://smart.embl-heidelberg.de/由EMBL建立，集成了大部分已知蛋白功能域數(shù)據(jù)，注釋包括了功能類型、三維結(jié)構(gòu)、分類信息蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)第44頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一InterPro數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介InterPro:http://www.ebi.ac.uk/interpro/InterPro數(shù)據(jù)庫(kù)由EBI開(kāi)發(fā)，整合蛋白質(zhì)家族、結(jié)構(gòu)域和功能位點(diǎn)等資源。整合UniProt、PROSITE、Pfam等12個(gè)成員數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索結(jié)果準(zhǔn)確。目前最新的InterPro34.0版本包含22245個(gè)條目，涵蓋6309個(gè)結(jié)構(gòu)域、14854個(gè)蛋白質(zhì)家族（截至2011年11月底）。第45頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一序列提交框InterProScan:http://www.ebi.ac.uk/Tools/pfa/iprscan/提供在線提交和本地分析工具（Linux系統(tǒng)）分析工具第46頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一InterProScan工具結(jié)果反饋圖形化結(jié)果（VisualOutput）以示意圖的形式顯示保守區(qū)和結(jié)構(gòu)域表格式結(jié)果（SummaryTable）顯示保守區(qū)和結(jié)構(gòu)域的具體位置以及蛋白家族信息和GO分類號(hào)GO分類號(hào)：GO【GeneOntology（基因本體論）】，用于蛋白的功能分類。包含基因產(chǎn)物的相關(guān)分子功能、生物學(xué)途徑和細(xì)胞學(xué)組件，根據(jù)這三個(gè)方面的內(nèi)容對(duì)基因進(jìn)行分類。第47頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一保守區(qū)示意圖第48頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一保守區(qū)位置第49頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一InterPro蛋白家族信息AC號(hào)，家族名稱蛋白家族信息其他數(shù)據(jù)庫(kù)中的收錄情況相關(guān)的其他家族條目類型GO術(shù)語(yǔ)注釋說(shuō)明結(jié)構(gòu)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接第50頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一該家族蛋白在不同種類生物體中出現(xiàn)情況其他家族與該家族的重疊情況第51頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)研究方法實(shí)驗(yàn)方法1、X光晶體衍射2、核磁共振(NMR)計(jì)算方法1、從頭算方法(abinitio/denovo)/理論分析法分子動(dòng)力學(xué)能量最低假設(shè)2、比較建模(comparativemodeling)基于同源性第52頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、從頭算方法(abinitio/denovo)/理論分析法根據(jù)物理化學(xué)原理(如原子之間作用力)，建立模型，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)一些問(wèn)題自然的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和未折疊的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，兩者之間的能量差非常小(1kcal/mol數(shù)量級(jí))蛋白質(zhì)可能的構(gòu)象空間龐大，針對(duì)蛋白質(zhì)折疊的計(jì)算量非常大計(jì)算模型中力場(chǎng)參數(shù)的不準(zhǔn)確性待測(cè)蛋白沒(méi)有同源性時(shí)可用此法第53頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、比較建模/同源模型化方法(統(tǒng)計(jì)方法)通過(guò)同源序列分析或者模式匹配預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)單元，如:鋅指結(jié)構(gòu)、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)、DNA結(jié)合區(qū)域等(motif)原理：許多不同的序列會(huì)采用同一個(gè)基本的折疊，具有相似序列的蛋白傾向于有相似結(jié)構(gòu)，一對(duì)自然進(jìn)化的蛋白，如果它們的序列具有>25~30%的等同部分，可以假設(shè)它們結(jié)構(gòu)相似。步驟Step1、識(shí)別結(jié)構(gòu)保守域Step2、將待測(cè)蛋白與模板比對(duì)，保留>30%同源性的結(jié)果Step3、建模Step4、評(píng)價(jià)模型，一般而言，同源性越高，結(jié)構(gòu)預(yù)言越精確，>50%同源性，精確度可達(dá)1埃第54頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一比較建模網(wǎng)站方法特點(diǎn)工具同源建模法(Homology/Comparativemodelling)基于序列同源比對(duì)，對(duì)于序列相似度>30％的序列模擬比較有效，最常用的方法SWISS-MODELCPHmodels

串線法/折疊識(shí)別法

(Threading/Foldrecognition)“穿”入已知的各種蛋白質(zhì)折疊骨架內(nèi)，適于對(duì)蛋白質(zhì)核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算量大THREADER3D-PSSM從頭預(yù)測(cè)法(Abinitio/Denovomethods)基于分子動(dòng)力學(xué)，尋找能量最低的構(gòu)象，計(jì)算量大，只能做小分子預(yù)測(cè)HMMSTRROSSETA第55頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)精度第56頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一同源建模法分析步驟：1、多序列比對(duì)與已有晶體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)序列比對(duì)2、確定是否有可以使用的模板序列相似度>30%序列相似度<30%，結(jié)合功能，蛋白質(zhì)一級(jí)序列、二級(jí)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)域信息3、構(gòu)建三維模型4、三維模型準(zhǔn)確性檢驗(yàn)Whatcheck程序Ramachandranplot計(jì)算檢驗(yàn)5、手工調(diào)整多序列比對(duì)，重新擬合，構(gòu)建新的模型第57頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一SWISS-MODEL工具（/）同源建模方法與PDB數(shù)據(jù)庫(kù)已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)序列比對(duì)進(jìn)行預(yù)測(cè)SWISS-MODEL工具簡(jiǎn)介第58頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一自動(dòng)模式比對(duì)模式工程模式SWISS-MODEL工作模式第59頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主要參數(shù)/選項(xiàng)粘貼SWISS-MODEL.txt中的蛋白質(zhì)序列輸入用戶E-mail（選填）第60頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一模型和模板信息下載pdb格式文件模型和模板信息模型質(zhì)量參數(shù)第61頁(yè)，共64頁(yè)，2023年，2月20日，星期一與模板序列比對(duì)結(jié)果并顯示二級(jí)結(jié)構(gòu)區(qū)域比對(duì)結(jié)果第62頁(yè)，共6