蛋白结构预测

1蛋白质结构预测2蛋白质结构为什么如此重要的？氨基酸序列只有折叠成特定的空间结构才具有相应的活性和相应的生物学功能DNA序列蛋白质序列蛋白质结构转录&翻译折叠3为什么要研究蛋白质结构?生物体中许多重要的功能由蛋白质完成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已知序列的蛋白质数量与已测定结构的蛋白质数量的差距正逐步拉大4为什么要研究蛋白质结构?分析蛋白质结构有助于药物设计研究有助于了解蛋白质相互作用，这对于生物学、医学和药学都是非常重要5蛋白质结构预测MADWVTGKVTKVQNWTDALFSLTVHAPVLPFTAGQFTKLGLEIDGERVQRAYSYVNSPDNPDLEFYLVTVPDGKLSPRLAALKPGDEVQVVSEAAGFFVLDEVPHCETLWMLATGTAIGPYLSILRLGKDLDRFKNLVLVHAARYAADLSYLPLMQELEKRYEGKLRIQTVVSRETAAGSLTGRIPALIESGELESTIGLPMNKETSHVMLCGNPQMVRDTQQLLKETRQMTKHLRRRPGHMTAEHYWTheHolyGrailofbioinformatics?6蛋白质结构预测蛋白质序列结构生物学功能从数学上讲，指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自然界存在的蛋白质数目有限，蛋白质结构预测是可能的7蛋白质结构数据来源X晶体衍射(X-raycrystallography)核磁共振(NMRspectroscopy)低温电子显微镜(cryo-electronmicroscopy)NMR显微镜8两种主要的结构测定方法X-射线衍射法最准确在体外进行需要结晶的蛋白NMR（核磁共振）较准确在体内不需要结晶限定在小分子量蛋白9克隆/表达/纯化结晶X射线衍射电子密度图蛋白质结构数据来源X射线流程：1011蛋白质结构测定总流程12蛋白质二级结构预测13二级结构预测预测的基本依据：每一段相邻的氨基酸残基具有形成一定二级结构的倾向蛋白质中约85%的氨基酸残基处于3种基本二级结构状态（α螺旋、β折叠和转角）14二级结构预测二级结构预测的目标是判断每一个氨基酸残基是否处于α螺旋、β折叠和转角（或其它状态）之一的二级结构态，即三态通常为蛋白质空间结构预测的第一步15JPred服务器二级结构预测输入序列16JPred预测结果α螺旋β折叠17二级结构预测网站PHDJPRED~PSIPREDNNPREDICT~nomi/nnpredict.htmlChouandFassman蛋白质三级结构预测19蛋白质三级结构预测3D预测是可能的，因为：序列信息决定三级结构序列相似性(30%)倾向于结构相似性3D预测是必须的，因为：DNA序列蛋白质序列空间结构20蛋白质三级结构预测三种方法同源建模法(Comparativehomologymodeling)依据蛋白序列与已经结构蛋白比对信息构建3D模型折叠识别法(Threadingfoldrecognition)寻找与未知蛋白最合适的模板，进行序列与结构比对，最终建立结构模型从头预测法(Abinitio/denovomethods)根据序列本身来从头预测蛋白质结构21同源建模法蛋白质三维结构预测的主要方法任何一对蛋白质，如果两者的序列等同部分超过30%(序列比对长度大于80)，则它们具有相似的三维结构蛋白质结构要比序列保守很多22同源模建步骤①搜索与目标蛋白序列相似的模板蛋白BLAST搜索②目标序列与模板序列比对ClustalW/X③建立骨架将模板结构叠加起来，找结构保守区域23同源模建步骤④构建目标蛋白质的侧链旋转异构体库搜索方法等⑤构建目标蛋白质的环区从已知的环区构象中选择一最优构象⑥优化模型寻找结构中出现异常的构象24线索化方法(折叠识别方法)定义：先假设一个特定的蛋白构象，然后对这一构象进行评估的过程叫线索技术又称折叠识别技术线索化的主要思想：对于一目标蛋白，存在远源同源蛋白（序列相似程度25%，但结构相似），则通过搜索与目标蛋白具有相同构象的远源同源蛋白，从而建立未知蛋白三维结构的大致模型，最后对模型进行评估25从头预测方法根据序列本身来预测其结构可以用来预测任何一种蛋白质是三种方法中难度最大的基于一种假设－蛋白质折叠为能量最低的形式准确率较同源模建法要低（序列相似性30%）26SwissModel预测27Availablefor:•Windows•Unix/Linux•MacOS预测方法评价公共蛋白质评测系统CASP评测表明：同源建模序列比对是关键，序列相似度60%完全可以找到正确的比对折叠识别法如能找到同一家族的远源同源蛋白则可得到较好的预测结果从头预测方法很难产生准确的结构29蛋白质结构域分析30？？？？TheEnd