利用蛋白质进行预测的方法

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1、第六章利用蛋白质进行预测的方法8/4/2021第一节概述20世纪60年代后期，Anfinsen首先发现去折叠蛋白或者说变性(denatured)蛋白质在允许重新折叠的实验条件下可以重新折叠到原来的结构，这种天然结构(nativestructure)对于蛋白质行使生物功能具有重要作用，大多数蛋白质只有在折叠成其天然结构的时候才能具有完全的生物活性。自从Anfinsen提出蛋白质折叠的信息隐含在蛋白质的一级结构中，科学家们对蛋白质结构的预测进行了大量的研究，运用适当的算法，从氨基酸序列出发，预测蛋白

2、质的结构。8/4/20211.意义一种生物体的基因组规定了所有构成该生物体的蛋白质，基因规定了组成蛋白质的氨基酸序列。虽然蛋白质由氨基酸的线性序列组成，但是，它们只有折叠成特定的空间构象才能具有相应的活性和相应的生物学功能。了解蛋白质的空间结构不仅有利于认识蛋白质的功能，也有利于认识蛋白质是如何执行其功能的。确定蛋白质的结构是非常重要。8/4/2021意义分析蛋白质结构、功能及其关系是蛋白质组计划中的一个重要组成部分。研究蛋白质结构，有助于了解蛋白质的作用，了解蛋白质如何行使其生物功能，认识蛋白质

3、与蛋白质（或其它分子）之间的相互作用，对于生物学还是对于医药学都是非常重要。新发现的蛋白质分子，通过结构分析，可以进行功能注释，指导进行功能确认的实验。通过蛋白质的结构分析，确认功能单位，为设计新的蛋白质或改造已有蛋白质提供可靠的依据，同时为新的药物分子设计提供合理的靶分子结构。8/4/20212.蛋白质折叠结构蛋白质序列由相应的核酸序列所决定，通过对基因的转录和翻译，将原来四字符的DNA序列，根据三联密码规则翻译成20字符的蛋白质氨基酸序列。蛋白质具有不同的长度、不同的氨基酸排列和不同的空间结构

4、。蛋白质中相邻的氨基酸通过肽键形成一条伸展的链，肽链上的氨基酸残基形成局部的二级结构，各种二级结构组合形成完整的折叠结构。在蛋白质的空间结构中，序列上相距比较远的氨基酸可能彼此接近。在水溶液中,由于氨基酸残基的疏水性，肽链折叠成为特定的三维结构。氨基酸疏水片段位于于分子的内。8/4/2021例:酪氨酸磷酸酶的蛋白质序列8/4/2021例:酪氨酸磷酸酶的蛋白质序列的二级结构H代表螺旋，E代表折叠，B表示β桥，G表示310螺旋，I表示π螺旋，T表示氢键转角，S代表转向8/4/2021例:酪氨酸磷酸酶的

5、蛋白质序列的三级折叠结构8/4/20213.蛋白质结构预测问题寻找一种从蛋白质的氨基酸线性序列到蛋白质所有原子三维坐标的映射。自然界实际存在的蛋白质是有限的，并且存在着大量的同源序列，可能的结构类型也不多，序列到结构的关系有一定的规律可循。因此，蛋白质结构预测是可能的。8/4/2021蛋白质结构预测的核心问题序列——结构——功能….-Gly-Ala-Glu-Phe-….功能8/4/20214.蛋白质结构预测的两大类方法：（1）理论分析方法通过理论计算（如分子力学、分子动力学计算）进行结构预测。（2

6、）统计的方法对已知结构的蛋白质进行统计分析，建立序列到以级结构结构的映射模型，根据映射模型直接从氨基酸序列预测结构。包括：经验性方法结构规律提取方法同源模型化方法8/4/20215.蛋白质功能结构的分析流程8/4/20216.蛋白质预测免费工具NCBI:BLAST提供的工具(已介绍)ExPASy:ExpertProteinAnalysisSystemhttp://www.expasy.org/瑞士生物信息院提供的蛋白质在线分析工具,包括:蛋白数据库(SWISS-PROT)蛋白分析工具:蛋白质辨识、

7、蛋白序列、结构分析、同源性分析、DNA-蛋白质转换、一级结构分析、二级结构分析、三级结构分析、跨膜序列预测、信号肤等。http://cn.expasy.org/tools/此外还提供了多数知名分析工具。8/4/2021第二节蛋白质辨识1、AAComIdent功能：利用氨基酸组成识别未知蛋白质。前提：如只有蛋白的氨基酸组成、pI值和分子量,就可用AACompIdent寻找相似蛋白。过程：将查询蛋白与库中已知蛋白进行比较,给出相似蛋白及其打分。该程序需输入蛋白质的氨基酸组成、等电点pI和蛋白质分子量、

8、正确的物种分类等关键词。有6种氨基酸框架可选择，不同的框架对分析方式有一定的影响。8/4/2021AACompIdent对数据库中的每一个序列根据序列组成差异打分，询结果由电子邮件返回,共有3级列表：①所列蛋白只考虑物种分类不考虑pI和分子量。②不考虑物种分类、pI和分子量的全体蛋白。③即考虑物种分类,也考虑pI和分子量。蛋白质RRF-ECOLI(P16174)EMAIL结果实例注意：零分表明查询序列与提出的序列完全相符，打分越低相似性越高。8/4/20212.AACompSim与