基于模板的蛋白质结构预测

基于模板的蛋白结构预测和不依赖模板的蛋白结构预测是计算预测蛋白质三维结构的两种方法,前者由于具有快速和较高准确性的优点,而得到了广泛的应用.基于模板的结构预测是通过寻找与目标蛋白序列相似并且有实验测定的结构作为模板,进而构建目标序列的结构模型的方法.文章详细综述了基于模板的结构预测方法的步骤、关键环节,并对影响结构预测...     

Profile-profile比对方法用于发现远距离同源模板

基于模板的模建方法是蛋白质结构预测领域中最为准确有效的方法,该类方法的成功与否对模板质量的要求较高。为待预测序列找寻合适的模板,本文提出了一种profile-profile比对的方法将查询序列同模板库中的已知结构蛋白进行比对,然后根据比对结果的Z-score得分高低顺序挑选出合适的模板。结果表明:本文的profile-profile比对方法在测试集上的性能明显优于PSI-BLAST,相比PSI-BLAST在测试集上的准确度提高了约14.3%,配对t检验的结果表明准确度的提高具有统计显著性。从而得出如下结论:本文的profile-profile比对方法可以用于为序列相似性较低的待预测序列搜索远距离同源模板,并用于指导后续的三级结构预测。     

基于SWISS-MODEL的蛋白质三维结构建模

蛋白质的三级结构预测可通过同源建模、Threading和TOPITS等方法进行,但同源建模是应用最为广泛的方法。SWISS-MODEL正是一个基于同源建模的蛋白质结构服务器。它与ExPASy网站和DeepView程序是紧密相联系的。该文重点介绍SWISS-MODEL的提交方式、建模的步骤、结果的评估和应用程序等。     

蛋白质结构预测研究进展

蛋白质结构预测是生物信息学当前的主要挑战之一.按照蛋白质结构预测对PDB数据 库信息的依赖程度,可以将其划分成两类:模板依赖模型和从头预测方法.其中模板依赖模 型又可以分为同源模型与穿线法.本文介绍了各种预测方法主要步骤,分析了制约各种方法 的瓶颈,及其研究进展.同源模型所取得的结构精度较高,但其对模板依赖性强;用于低同 源性的穿线法是模板依赖的模型重要的研究方向;从头预测法中统计学函数与物理函数的综 合使用取得了很好的效果,但是对于超过150个残基的片段,依然是巨大的挑战.     

维氏气单胞菌MreB蛋白的结构分析及其系统发育学意义

【目的】认识维氏气单胞菌Mre B蛋白的各级结构,研究Mre B蛋白的保守性与作为分子标记工具的可靠性。【方法】应用Prot Param、Predict Protein和SWISS-MODEL等在线软件分别分析蛋白的一级结构及理化性质,预测蛋白二级、三级结构;利用Clustal X 2.0、ESpript 3.0和MEGA 6等软件对几类细菌中的Mre B蛋白进行氨基酸序列比对分析和系统发育学研究。【结果】维氏气单胞菌Mre B蛋白是由346个氨基酸组成的酸性蛋白,主要定位于细胞膜上;蛋白二级结构主要由α-螺旋、扩展长链和无规则卷曲结构构成,其中无规则卷曲所占比例最高;同源建模的结果显示蛋白的三级结构中含有12个α-螺旋结构、5个β-折叠结构、8个β-发夹结构、22个β-转角和4个γ-转角。【结论】获得了维氏气单胞菌Mre B蛋白详细的理化信息,同源建模构建的模型具有合理的空间结构,PROCHECK评分较高,为实验研究提供了一定的结构基础;Mre B蛋白具有保守位点与结构保守性,属高保守蛋白,且变异度适宜,可作为分子标记工具应用于细菌的分类鉴定。     

同源建模在纤维素酶分子改造中的应用

同源建模技术(homology modeling)给蛋白质的研究带来了新的希望,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题.纤维素酶(cellulase)是能水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称.对纤维素酶的研究目前已经发展到结构功能分析、理性设计等方面.由于实验方法不能胜任全部纤维素酶结构的测定工作,故以计算机为依托的同源建模技术便发挥着重要作用,它在纤维素酶分子改造中的应用主要有:家族同源分析、研究功能氨基酸的作用机理、基于分子结构的理性设计、预测突变体结构和新功能等.随着同源建模技术自身的不断完善,以及分子对接、分子动力学模拟等技术的发展,计算机模拟技术将在酶分子的改造过程中显示出巨大的生命力.     

基于知识的蛋白质结构预测

介绍了近几年基于知识的蛋白质三维结构预测方法及其进展．目前,基于知识的结构预测方法主要有两类,一类是同源蛋白模建,这种技术比较成熟,模建的结果可靠性比较高,但只适用于同源性比较高的目标序列的模建;另一类方法即蛋白质逆折叠技术,主要包括3D profile方法和基于势函数的方法,给出的是目标蛋白质的空间走向,它主要可用于序列同源性比较低的蛋白质的结构预测．     

NDM-1的同源建模及其模型活性位点分析

近期研究发现的超级病原菌耐药的原因,是其含有一种特殊的金属内酰胺酶—NDM-1。采用计算生物学技术,通过分子建模、使NDM-1与其它金属β-内酰胺酶类相比对,探索NDM-1对于β-内酰胺类抗生素具有广谱的水解能力的分子机理,为相关新药的开发提供理论依据。将NDM-1序列用BLAST进行同源性搜索,挑选一些相似性较高的序列进行多序列比对的同源建模,对所得的模型进行评估。根据已知的VIM-2晶体结构,使计算的NDM-1模型活性位点与已知VIM-2金属酶结构进行比较分析;结果发现NDM-1在锌离子结合位点的几个关键的氨基酸残基,与VIM-2金属酶较为相似。同时活性位点附近的氨基酸残基的立体折叠结构也与VIM-2存在相似性。NDM-1水解谱的广泛性,可能在于活性位点附近一些氨基酸残基的差异,后者可通过改变空间结构,从而增加了NDM-1的水解活性。     

基于SwissPdbViewer和MATLAB对东北虎Sox蛋白三级结构建模及分析

SOX蛋白具有一个与DNA特异结合的高保守HMG-box结构域。为研究东北虎SOX蛋白三级结构的分子机理,利用MATLAB的Bioinformatics工具从GenBank中下载东北虎SOX蛋白序列信息,以三级结构已知的SOX2为模板,联合SwissPdbViewer与MATLAB,采用同源建模方法对SOX蛋白HMG-box进行建模、预测;利用MATLAB的Visualization Tool分析预测结果的三维结构。结果显示PtSox蛋白的HMG-box由3个α-螺旋和2个loop区构成;热稳定性分析表明PtSox蛋白loop区的热力学结构不稳定;表面静电分布显示出PtSox蛋白C-端的中间有一个可能与其它小分子或蛋白质的相互作用位点的N/C腔,上述空间结构可能与其活性与功能的调控有关。     

α-葡萄糖苷酶三维结构的同源模建与分子设计

目的:该文预测了来源于嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)ATCC 12016编码α-葡萄糖苷酶序列的三维结构,设计突变位点,构建突变体模型,并对预测三维结构与突变体进行了评估与分析.方法:分析了α-葡萄糖苷酶的核酸序列与蛋白序列,确定了α-葡萄糖苷酶蛋白序列的同源性与保守区特征;利用来源于蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)ATCC 7064寡聚-1,6-葡萄糖苷酶三维蛋白结构作为模板,同时基于同源模建方法对α-葡萄糖苷酶序列的三维结构与突变突变体模型进行了结构预测.结果:对预测的三维结构与突变体进行评估与分析,表明预测与设计的结构达到合理化标准.结论:基于以上研究结果,构建α-葡萄糖苷酶的三维结构模型是合理的,为蛋白质工程应用建立了理论研究平台.