第10讲 蛋白质二级结构预测.ppt

第十讲 蛋白质二级结构预测;中心法则(the central dogma) 蛋白质结构 蛋白质功能;折叠密码（folding code）;如何获得蛋白质结构;解决方法 一 ：实验测定;20世纪60年代解析一个蛋白质结构可以获 得诺贝尔奖； 20世纪70年代解析一个蛋白质结构则可成 为轰动世界的新闻； 20世纪80年代解析一个蛋白质结构则可申请到教授的职位； 20世纪90年代解析一个蛋白质结构通常可以获得博士学位； ;;X射线晶体学全解析的第一个蛋白质  结构－－肌红蛋白;;;;;;;;;;;;;;2005年，线粒体膜蛋白复合物2精细结构;X射线衍射测定蛋白和核酸精细结构， 为新药设计提供了全新方向;;2016.03;Last update: Tuesday Mar 01, 2016 at 4 PM PST ; 数量大 技术难度高 瓶颈 ;解决方法 二：结构预测;Levinthal悖论（Levinthals Paradox）;蛋白质结构预测的理论基础：Anfinsen理论 (Anfinsens dogma);凡人改变世界？; 蛋白质结构的层次与结构预测; SCOP (Structural Classification of Proteins) CATH (Class, Architecture, Topology, Homology); 蛋白质的二级结构预测 判断每一段中心的残基是否处于?-螺旋、?-折叠（或其它状态）的二级结构态。 ;;氨基酸残基的构象倾向性因子定义： Pi = Ai / Ti (i= ?,β,c, t) i表示构象态：如?螺旋、β折叠、转角、无规卷曲等； Ti是所有被统计残基处于构象态i的比例； Ai是第A种残基处于构象态i 的比例； Pi大于1.0表示该残基倾向于形成二级结构构象i，小于1.0则表示倾向于形成其它构象。 四个转角参数，f(i)、f(i+1)、f(i+2)和f(i+3)。这四个参数分别对应于每种残基出现在转角第一、第二、第三和第四位的频率（例如，脯氨酸约有30%出现在转角的第二位，然而出现在第三位的几率不足4%）。;Chou-Fasman参数; 基本思想是在序列中寻找规则二级结构的成核位点和终止位点。扫描输入的氨基酸序列，发现可能成为特定二级结构成核区域的短序列，然后对于成核区域进行扩展，不断扩大成核区域，直到倾向性因子小于某个阈值（1.0）为止。;经验规则;（iii）β-转角规则;2. 基于氨基酸疏水性的预测方法;脂肪族疏水性氨基酸 极性或带负电氨基酸 带正电氨基酸;基于氨基酸疏水性的预测α螺旋的形成规律： 在一段序列中发现第i、i+3、i+4位（如1、4、5）是疏水残基时，这一片段就被预测为α螺旋； 当发现第i、i+1、i+4位（如7，8，11）为疏水残基时，这一片段也被预测为α螺旋。;基于氨基酸疏水性的预测β折叠的形成规律： 对于β折叠，也存在着一些特征的亲疏水残基间隔模式，埋藏的β折叠通常由连续的疏水残基组成，一侧暴露的β折叠则通常具有亲水-疏水的两残基重复模式。 原则上，通过在序列中搜寻特殊的亲疏水残基间隔模式，就可以预测α螺旋和β折叠。 ; 将待预测的片段与数据库中已知二级结构的片段进行相似性比较，根据相似性得分以及数据库中的构象态，构建出待预测片段的二级结构。该方法对数据库中同源序列的存在非常敏感，若数据库中有相似性大于30%的序列，则预测准确率可大大上升。 ;4.综合方法;蛋白质二级结构预测的意义;蛋白质二级结构在线预测;PredictProtein(PHDsec) ;;JPred ;;蛋白质折叠病;同源建模法( Homology modelling ) 线索化法/折叠识别法/串线法(Threading/Fold recognition) 从头预测法(Ab initio/De novo methods);蛋白质三级结构预测 1. 同源蛋白质结构预测;有哪些信誉好的足球投注网站结构模型的模板;SWISS-MODEL: //SWISS-MODEL.html;同源建模方法特点;又称蛋白质折叠类型识别 依据：蛋白质折叠模式的有限性：一些序列（小于25%，远程同源）／功能不同的蛋白质采用类似的结构，蛋白质折叠模式的种类是有限的。序列中的残基的结构信息比残基本身更加保守。 ;蛋白质结构分类数据库;;CATH的结构层次;;;主要思想：利用氨基酸的结构倾向（如形成二级结构的倾向、疏水性、极性等），评价一个序列所对应的结构是否能够适配到一个给定的结构环境中。建立序列到结构的线索的过程称为线索化，线索技术又称折叠识别技术。具体做法是即将结构转换为含有这三个结构的字符串,然后对这些字符串进行比较。 线索技术