蛋白质结构与功能分析.docx

蛋白质结构与功能分析.docx

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蛋白质结构与功能分析

三、真核生物基因结构的预测分析

1、蛋白质理化性质分析

蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础，分析包括分子质量、理论等电点（pI值）、氨基酸组成、原子组成、呈色反应、胶体沉淀、蛋白质的变形和复性、消光系数、半衰期、不稳定系数、脂肪系数和总平均疏水性等

分析工具：

ProtParam工具http:

//expasy.org/tools/protparam.html

ProtParam是基于蛋白质序列的组分分析，氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考

分析方法

（1）查找蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBLAC号

蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBLAC号可以在UniProt（http:

//www.ebi.ac.uk

/uniprot/index.html）中查找。

UniProt是欧洲生物信息学研究所EBI将3个蛋白质数据库（即PIR、SWISS-PROT和TrEMBL）统一起来而建立了一个蛋白质数据仓库

在搜索框输入蛋白质名称（如PichiapastorisAgglutinin-likeprotein3）→Find

（2）如果需要分析的蛋白是SWISS-PROT和TrEMBL数据库中已收录的蛋白质，则在输入蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBLAC号（accessionnumber）→点击“Computeparameters”

（3）如果需要分析的是未知序列，则需在搜索框中粘贴氨基酸序列，返回结果即可

得出结果分析：

2、跨膜区分析

使用工具：

TMpred

TMpred，它依靠一个跨膜蛋白数据库Tmbase（Hofmann和Stoffel，1993）。

Tmbase来源与Swiss-Prot库，并包含了每个序列的一些附加信息：

跨膜结构区域的数量、跨膜结构域的位置及其侧翼序列的情况。

Tmpred利用这些信息并与若干加权矩阵结合来进行预测。

分析方法

Tmpred的Web界面十分简明。

用户将单字符序列输入查询序列文本框，并可以指定预测时采用的跨膜螺旋疏水区的最小长度和最大长度。

得出结果分析：

输出结果包含四个部分：

可能的跨膜螺旋区、相关性列表、建议的跨膜拓扑模型以及代表相同结果的图。

每种建议的模型都指出格区段起始和终止位点，及其相对膜的取向（由内到外inside-to-outside，或由外到内outside-to-inside）。

算法恰当地指出这些模型基于假设全部跨膜区在预测中都被找到。

因而这些模型应被看作是从该方法所得数据的角度出发所的结果。

3、二级结构分析

二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），基本的二级结构有α螺旋，β折叠，β转角，无规则卷曲（coils）以及模序（motif）等蛋白质局部结构组件,它们是构成蛋白质高级结构的基本要素

使用工具：

PredictProtein——http:

//www.predictprotein.org/

（1）可以获得功能预测、二级结构、基序、二硫键结构、结构域等许多蛋白质序列的结构信息，能提供多项蛋白质性质分析，并有较好准确性

（2）该方法的平均准确率超过72%，最佳残基预测准确率达90%以上。

因此，被视为蛋白质二级结构预测的标准。

（3）用户需要注册ID、验证E-mail后，才能使用PredictProtein工具。

分析方法：

将蛋白质序列粘贴文本框中→点击“PredictProtein”提交序列

结果分析

4、结构域分析

结构域是介于二级和三级结构之间的另一种结构层次。

所谓结构域是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域，又称为辖区。

首先，在多肽链某些区域，相邻的氨基酸残基形成有规则的二级结构，然后，又由相邻的二级结构片段集装在一起形成超二级结构，在此基础上多肽链折叠成近似于球状的三级结构。

对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或多个在空间上可明显区分的、相对独立的区域性结构缔合而成三级结构，这种相对独立的区域性结构就称为结构域；对于较小的蛋白质分子或亚基，“结构域”和“三级结构”往往是一个概念。

从功能角度看，很多属于多结构域的酶蛋白，其活性中心都位于结构域之间，这是基于:

（1）通过结构域容易构建具有特定三维排布的活性中心；

（2）结构域之间常只有一段肽链相连，使域间容易发生相对运动，这将有利于活性中心结合底物或施加应力，有利于别构中心结合调节物和发生别构效应，以利于酶对反应的催化。

蛋白质结构域数据库

结构域预测工具：

InterProScan——http:

//www.ebi.ac.uk/Tools/pfa/iprscan/

提供在线提交和本地分析工具（Linux系统）

使用方法：

在序列提交框中粘贴所需要的氨基酸序列或在“uploadafile”中上传本地的序列文件→选择分析工具→点击“submit”

结果分析：

InterProScan的返回结果以

（1）图形的形式显示保守区和结构域

（2）表格的形式显示保守区和结构域的具体位置以及蛋白家族信息和GO分类号

5、蛋白质三级结构分析

蛋白质三级结构的预测通常根据三种建模方式进行预测

（1）同源建模法分析步骤：

–多序列比对

•与已有晶体结构的蛋白质序列比对

–确定是否有可以使用的模板

•序列相似度>30%

•序列相似度<30%，结合功能，蛋白质一级序列、二级结构或结构域信息

–构建三维模型

–三维模型准确性检验

•Whatcheck程序

•Ramachandranplot计算检验

–手工调整多序列比对，重新拟合，构建新的模型

使用工具：

SWISS-MODEL/SWISS-PdbViewer

分析方法