七蛋白质结构预测与功能初步注释_精品文档.ppt

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Chapter6蛋白质结构预测与功能初步注释,蛋白质序列结构信息,1.氨基酸的理化性质分析2.蛋白质的亚细胞定位3.结构域分析4.膜蛋白的跨膜区预测5.蛋白质序列的二级结构预测6.蛋白质序列的三级结构预测,确定功能和结构,蛋白质结构预测问题序列结构功能,.-Gly-Ala-Glu-Phe-.,FUNCTION,通过结构预测其功能,结构预测问题,.-Gly-Ala-Glu-Phe-.,FUNCTION,怎么样获得目标蛋白的空间结构呢？

解决方法,.-Gly-Ala-Glu-Phe-.,FUNCTION,利用x射线衍射和核磁共振等实验方法确定蛋白质的空间结构存在成本较高，过程复杂等不足,预测,首先从蛋白质的一级结构开始。

氨基酸按其R基的极性分类（在PH7）,蛋白质基本理化性质分析,蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础蛋白质的基本性质：

相对分子质量氨基酸组成等电点（PI）消光系数半衰期不稳定系数总平均亲水性通过传统实验方法研究蛋白质的理化性质：

相对分子质量的测定、等电点实验、沉降实验缺点：

费时、耗资因此发展了基于实验经验值的计算机分析方法,滴定曲线,蛋白质基本理化性质分析,基于一级序列的组分分析氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考Expasy开发的针对蛋白质基本理化性质的分析：

Protparam工具http:

/www.expasy.org/tools/protparam.htmlProtScale工具http:

/www.expasy.org/tools/protscale.html,蛋白质理化性质分析,Protparam工具http:

/www.expasy.org/tools/protparam.html计算以下物理化学性质：

主要选项/参数,序列在线提交形式：

如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列直接填写Swiss-Prot/TrEMBLAC号（accessionnumber）如果分析新序列：

直接在搜索框中粘贴氨基酸序列,输入Swiss-Prot/TrEMBLAC号分不同的功能域肽段,输出结果,Protparam首先探测出目标蛋白中都有哪些功能域，然后分不同的功能域计算其理化参数,点击不同功能域或是以直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果,ProtScale工具http:

/ca.expasy.org/tools/protscale.html氨基酸标度表示氨基酸在某种实验状态下相对其他氨基酸在某些性质的差异，如疏水性、亲水性等收集50多个文献中提供的氨基酸标度默认值为Hphob.Kyte&Doolittle，做疏水性分析,蛋白质疏水性分析,主要选项/参数序列在线提交形式：

如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列直接填写Swiss-Prot/TrEMBLAC号（accessionnumber）如果分析新序列：

直接在搜索框中粘贴氨基酸序列,输出结果输入Swiss-Prot/TrEMBLAC号分不同的功能域肽段,点击不同功能域或直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果蛋白质序列疏水区域分布预测图,蛋白质的亚细胞定位,蛋白质的亚细胞定位,实验方法：

GFP轰击洋葱表皮细胞瞬时表达,最好利用多种预测软件进行预测，然后将结果进行整合；结合已发表的文献数据；结合同源序列搜索的结果。

最后预测结果如何判断,蛋白质二级结构预测,蛋白质二级结构预测,基本的二级结构螺旋，折叠，转角，无规则卷曲（coils）以及模序（motif）等蛋白质局部结构组件分析方法基于统计和机器学习方法进行预测分析内容螺旋/折叠等基本结构PHD，JPRED，PROF，PSIpred，NNSSP信号位点的分析SignalP，PSORT，TargetP,胞吞,蛋白转运,NNPREDICT（http:

/www.cmpharm.ucsf.edu/nomi/nnpredict.html）,结构域分析,结构域是蛋白序列的功能、结构和进化单元,Theconservedmotifsmaybeusedtobuildcharacteristicsignaturesthataidfamilyand/orfunctionaldiagnosesofnewlydeterminedsequences.,Proteindomainsandmotifs,Signature:

aproteincategorysuchasadomainormotifDomain:

aregionofaproteinthatcanadopta3Dstructureafoldafamilyisagroupofproteinsthatshareadomainexamples:

zincfingerdomainimmunoglobulindomainMotif（orfingerprint）:

ashort,conservedregionofaproteintypically10to20contiguousaminoacidresidues,Definitionofadomain,AccordingtoInterProatEBI（http:

/www.ebi.ac.uk/interpro/）:

Adomainisanindependentstructuralunit,foundaloneorinconjunctionwithotherdomainsorrepeats.Domainsareevolutionarilyrelated.,AccordingtoSMART（http:

/smart.embl-heidelberg.de）:

Adomainisaconservedstructuralentitywithdistinctivesecondarystructurecontentandahydrophobiccore.Homologousdomainswithcommonfunctionsusuallyshowsequencesimilarities.,http:

/weblogo.berkeley.edu/logo.cgi,Varietiesofproteindomains,Extendingalongthelengthofaprotein,Definitionofamotif,Amotif（orfingerprint）isashort,conservedregionofaprotein.Itssizeisoften10to20aminoacids.Simplemotifsincludetransmembranedomainsandphosphorylationsites.Thesedonotimplyhomologywhenfoundinagroupofproteins.PROSITE（www.expasy.org/prosite）isadictionaryofmotifs（therearecurrently1700entries）（9/04）.InPROSITE,apatternisaqualitativemotifdescription（aproteineithermatchesapattern,ornot）.Incontrast,aprofileisaquantitativemotifdescription.WewillencounterprofilesinPfam,ProDom,SMART,andotherdatabases.,分析蛋白激酶、蛋白磷酸酶、膜转运子,SearchingPfam,SearchingPfam,结构域分析,综合的结构域预测网站：

InterProScan（Web/Linux）http:

/www.ebi.ac.uk/InterProScan/,InterPro整合了多个数据库，功能比较强大,跨膜区分析,跨膜区分析,TMpred工具：

http:

/www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html预测跨膜区和跨膜方向依靠跨膜蛋白数据库Tmbase,主要参数/选项,序列在线提交形式：

直接贴入蛋白序列填写SwissProt/TrEMBL/EMBL/EST的ID或AC,输出结果,包含四个部分可能的跨膜螺旋区相关性列表,跨膜拓扑模型及图示,TMHMM,HMMTOP,整合了多种预测方法,预测的跨膜结构数目，位置及大小,跨膜区域在蛋白序列上的具体位置表示,图形化表示,蛇形图可直接应用到文章中,蛋白质三级结构预测,蛋白质三维结构预测,结构与功能、进化密切相关三维结构数据库PDB：

http:

/www.rcsb.org/pdb/MMDB：

http:

/www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?

db=StructureNRL-3D：

http:

/pir.georgetown.edu/pirwww/dbinfo/nrl3d.htmlPsdb：

http:

/www.psdb.org.br/分析方法,SWISS-MODEL,网址http:

/www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html同源建模方法与PDB数据库已知结构的蛋白质序列比对进行预测,程序跑完后以邮件的形式通知,根据序列同源性建模，下载pdb文件,整合了同源比对和结果预测两种软件,SWISS-PdbView观察三维模型,SWISS-PdbView工具http:

/swissmodel.expasy.org/spdbv/观察和修改分子的三维结构,UCSFChimera,可对特定的氨基酸或原子进行特异显示等等,其它蛋白质结构预测软件,很有用的webserver,可下载到本地PC机,若已知某蛋白的pdb编号，则可通过查询PDB数据库直接将该文件下载下来,蛋白质功能预测,根据蛋白质的一级结构预测其功能,实例：

利用ProtFun预测水稻水通道蛋白NIP1;1的功能,初次使用者最好先阅读相关说明,Othertools,WhichprocessWherewhat,利用关键词或GOterms查询AmiGO数据库,利用blast工具搜索GO数据库,设置参数,Annotationtool,可利用webserver,亦可下载到PC机,GOtchaGOtchaisasystemtopredictthefunctionofaproteinandassignconfidencetotheprediction.,以水稻NIP1;1蛋白为例。

results,研究目标蛋白所在的代谢途径。

http:

/www.genome.jp/kegg/,KEGG标识号,缩写代码,例如大肠杆菌的kduI基因，其gi号为16130747，作转换后出现下面的界面,Pathway信息,三维结构信息,KEGG与其它数据库的链接,KEGG2,根据同源序列的注释信息分析目标蛋白的功能,设置参数,若知道mapnumber,或浏览特异的代谢途径,蛋白质互作关系预测,STRING-SearchToolfortheRetrievalofInteractingProteinshttp:

/string.embl.de/,http:

/www.pathblast.org/,important,可惜供选择的物种数量过少,上机操作,水稻NIP2;1基因（AB222272.1）的编码产物是什么？

其亲水性和疏水性如何？

为核蛋白还是膜蛋白？

若为膜蛋白，其有几个跨膜区，在什么位置（以蛇行图表示）？

该蛋白有哪些保守的domain（结构域），它隶属于哪个蛋白