蛋白质结构测定的方法.ppt

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1、蛋白质空间结构的测定李方翊秦帅可张一恒蛋白质构象测定思路：试验方法通过探索蛋白质在结构变化过程中的各种光学、物理学等特征的变化，了解结构信息。理论方法通过已建立的各种理论研究计算推导预测蛋白质的空间结构蛋白质空间结构国内外研究动态在国际上,美国首先提出大规模测定蛋白质结构的计划,现在已经进入第二期的产出阶段.其他发达国家(欧盟和日本)也相继启动自己的结构基因组计划.我国根据美国第一期的试验计划,发现X射线晶体学仍然是测定结构的主要手段,这与预期的结果相符.过去和现在情况都是这样,蛋白质结构数据库中的80%的结构来自X射线衍射.其他有重要贡献的手段有核磁共振和低

2、温冷冻电镜(cryo2EM).由于这三种方法的重要性,最近几年,它们都有很大的改进.理论方法的进展也非常快,与实验的结合也越来越紧密.尤其是蛋白质折叠的机制成为研究的热点和焦点.预测蛋白质构象的理论方法蛋白质折叠的成核理论同源模型方法分子动力学蒙特卡罗方法折叠识别法线索化方法混合方法从头预测法等。。。。。。同源模型方法任何两种蛋白质，如果它们的序列等同部分超过30％，它们就具有相似的空间结构，即两个蛋白质的基本折叠相同，只是在非螺旋和非折叠区域的一些细节部分有所不同。据此，同源模型法的基本思想是：对一个未知结构的蛋白质，首先通过同源分析找到一个已知结构的同源蛋

3、白质，然后，以该蛋白质的结构为模板，为未知蛋白质建立空间结构模型。分子动力学蛋白质动态构象模拟的最常用的计算方法是分子动力学.分子动力学是在相空间(位置和动量空间)中计算系统随时间变化的轨迹.对系统的系综平均就是对系统在时间轨迹上的平均.测定蛋白质构象的实验方法方法提供的结构信息主要指标应用X-光衍射除了氢以外肽链所有原子排布衍射点的强度和位置最重要NMR溶液蛋白构象；构象动力学化学位移；谱线强度；自璇耦合常数越来越多很重要CD二级结构及变化椭圆度很多荧光光谱芳族氨基酸微区；构象变化发射、激发光谱量子产率很多紫外差光谱芳族氨基酸微区；构象变化吸收变化很多STM

4、表面原子结构分布隧道电流及其变化较多氢同位素交换规则二级结构；氢键数目与环境水不可交换的肽键氢的数目较少激光拉曼光谱二级结构拉曼光谱尚不成熟小角中子衍射肽链所有原子排布散射强度的角分布起步不久一溶液中蛋白质分子构象的研究方法:利用各种光谱学方法测定不同条件下蛋白质溶液光谱性质的差异，来确定其构象，以及与功能的关系（一）吸收光谱：用不同波长光照射蛋白，检测透光强度，以吸光度A~波长λ作图。常温，低温蛋白质吸收来自两个部分：可见光区(400-770nm)：来自配基，如CytcTrp=280nm紫外区(200-400nm)：蛋白本身Tyr=275nmPhe=257n

5、m肽基团=190~225nm可见光吸收谱，紫外吸收光谱（二）荧光光谱法（fluorescencespectrum):有些物质吸收入射光后经过一段很短时间,（10-9~10-8s）又发射出波长比原来长的光——荧光激发能的耗散：①热运动②传递给相邻分子③发荧光形式蛋白自身的荧光:λTrp=348nm；λPhe=282nm；λTyr=303nm配基的荧光:如叶绿素，FAD、藻胆素等结合人工荧光探针的荧光量子产率（量）：Q=发射的荧光光子数吸收的光子数（三）圆二色谱(CD)原理:偏振面：电场矢量的平面。平面偏振光（planepolarizedlight)：仅在固定方

6、向上有振动的光。圆偏振光：两个电场矢量互相垂直、位相相差1/4的平面偏振光加成的光，电场矢量的尖端沿螺旋线前进，从光的传播方向看好似做圆周运动——circularlypolarizedlight右圆偏振光：面对光源电场矢量顺时针转动左圆偏振光：面对光源电场矢量逆时针转动EH入传播方向光源自然光单色器单色光起偏振器平面偏光电光调制器左、右园偏振光照射样品记录CD谱应用：游离aa无圆二色性，所以CD谱只与构象有关。圆二色性（CD，circulardichroism）旋光物质对左、右圆偏振光吸收不同，导致振幅变化，从而产生椭圆偏振光的现象。意义：核磁共振波谱技

7、术是能够在原子分辨率下测定溶液中生物大分子三维结构的唯一方法应用：(Ⅰ)研究生物大分子及其复合物在溶液中的三维结构和功能;(Ⅱ)研究动态的生物大分子之间以及与配基的相互作用;(Ⅲ)研究生物大分子的动态行为;(Ⅳ)用固体核磁共振或液体核磁共振技术研究膜蛋白的结构与功能;(Ⅴ)研究蛋白质折叠,折叠动力学;(Ⅵ)用于药物筛选与设计;(Ⅶ)研究代谢组学;(Ⅷ)研究活细胞中的蛋白质蛋白质相互作用;(Ⅸ)核磁成像用于认知科学研究.（四）核磁共振(NMR，nuclearmagneticresonance)：原理:自旋量子数I≠0的原子核可旋转并带电，因此而产生磁矩()，

8、在外加电场作用下沿磁场方向取向，同时发