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《蛋白质结构与功能研究中的分子模拟技术_刘伟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、·20·《上海生物医学工程》杂志2006年第26卷第1期蛋白质结构与功能研究中的分子模拟技术刘伟丁祖泉王海芸同济大学生命科学与技术学院(上海200092)【摘要】分子模拟技术为蛋白质的研究提供了一种崭新的手段,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题。它在蛋白质的结构预测和模建工作中占有举足轻重的地位,实现了生物技术与计算机技术的完美结合。本文简要阐述了该技术的基本步骤和工作原理,并以目前应用最广的生物大分子领域的商品化分子模拟软件Accelrys公司基于Linux系统开发的InsightII为例,介
2、绍了相关程序模块的功能和作用,同时结合该技术在蛋白质的结构预测和模建、结构与功能关系分析、分子设计等过程中的开发与应用,加以具体说明和展望。【关键词】PDB数据库分子模拟技术同源模建分子药物设计MolecularModelingMethodologyinProteinStructureandFunctionResearchLiuWeiDingzuquanWanghaiyunTongjiuniversity,InstituteofLifeScienceandMedicalEngineering(Shanghai200092)【A
3、bstract】Molecularmodelingmethodologyhasinspiredmuchnewhopefortheresearchesofprotein,foritsolvestheproblemintheproteinstructureprediction,functionanalysisandproteinengineeringtheoretically.Ithassuc-cessfullyappliedcomputertechnologyinthefieldofbiologyandplayedthekeyr
4、oleintheproteinstructurepredictionandfunctionresearches.Thispaperdescribesbasicprincipleandstepsofsuchmodelingmethodology,introducesthefunctionofsoftwaremodulesusingmolecularmodelingcommercialsoftwareInsightIIasanexamplewhichisdevelopedbyAccel-rysCompanybasingonLinu
5、xoperatingsystem,andalsoilluminatesfurthercurrentapplicationandprospectofsuchtech-nologyinmodelingprediction,functionanalysisandmoleculesinteraction.【Keywords】PDBdatabasemolecularmodelingmethodologyhomologousmodelingdrugdesign核酸和蛋白质是生命的主要物质基础,前者负构,现在则以每天超过5个结构的速度增长。
6、到责生命机体的世代遗传,后者是生命机体几乎所有2001年底,蛋白质PDB数据库中已有被X射线衍射重要活动的承担者,人和动植物几乎所有重要的功和MRI方法测定的蛋白质结构16917个,但是,这些能性活动,诸如代谢、发育、生长、思维、记忆、免疫、只是数以百万计的蛋白质中微不足道的一小部分。光合作用、固氮作用等都离不开蛋白质。蛋白质空间结构的测定已经成为生命科学发展的尽管组成所有蛋白质的氨基酸只有20种,但是“瓶颈”。虽然世界各国都在加大投入,不断提高测每一个蛋白质都有它自己特有的一定的氨基酸组成定速度,但相对于巨大数目的未知蛋白质
7、结构,也只和排列顺序,其不同排列方式的所有可能性却是一是“杯水车薪”。并且,除了需要大量资金投入外,在个巨大的天文数字,加之多肽链在空间的折叠卷曲,技术上还存在种种不可逾越的障碍,即有些蛋白质导致其结构与功能的多样性。蛋白质晶体X射线根本不能被结晶(例如膜蛋白)。除非近期内试验技衍射和MRI测定技术仍然是当今蛋白质空间结构术上的重大突破,实验方法将不能胜任全部蛋白质测定的主要方法。由于蛋白质三维结构的多样性和[1]结构的测定工作。[2]复杂性,在20世纪90年代大约是一天解出一个结同时,以1982年Winter等首次报道通过基
8、因《上海生物医学工程》杂志2006年第26卷第1期·21·定位诱变获得改性酪氨酸tRNA合成酶;1983年Ul-在分析其结构与功能的关系过程中,可引入突[3]mer在“Science”上发表以“ProteinEngineering”为题变(如氨基酸的突变、二硫键的突变等)来进
