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蛋白质序列分析 本章内容 引言 由于用X光晶体衍射和NMR核磁共振技术测定蛋白质的三维结构，以及用生化方法研究蛋白质的功能效率不高，无法适应蛋白质序列数量飞速增长的需要. 蛋白质三级结构的信息对了解构效关系、蛋白质改造以及基于结构的药物设计都是非常必需。 理论基础: Anfinsen假说:除了核糖核酸酶以外,很多其它的蛋白质也能自动折叠成活性状态; 分子伴侣在蛋白质折叠过程中起帮助作用. Experimental techniques for structure determination X-ray Crystallography Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) Electron Microscopy/Diffraction Free electron lasers ? X-ray Crystallography X-ray Crystallography.. From small molecules to viruses Information about the positions of individual atoms Limited information about dynamics Requires crystals NMR Limited to molecules up to ~50kDa (good quality up to 30 kDa) Information about distances between pairs of hydrogen atoms Lots of information about dynamics Requires soluble, non-aggregating material Assignment problem Electron Microscopy/ Diffraction Low to medium resolution (it is getting better) Limited information about dynamics Can use very small crystals (nm range) Can be used for very large molecules and complexes 蛋白质结构的可视化 Protein Explorer Works from within browser (Netscape 4.7) More options for display Easier to learn DeepView（应用程序） Can work with more than 1 structure More options for modifying protein Can see effects of mutations harder to learn Protein Representations Protein Representations Deep View 蛋白质基本性质预测1 蛋白质的氨基酸组成分析：氨基酸组成、包括分子量、巨大残基的含量、平均疏水性、平均电荷等。 ExPASy网址：http://www.expasy.ch/tools/ PROSEARCH网址： http://www.embl-heidelberg.de/prs.html 用Bioedit程序也可以完成。 蛋白质基本性质预测2 蛋白质理化性质预测：等电点、分子量、酶切特性、疏水性、电荷分布等。 Compute pI/MW：是ExPASy工具包中的程序，计算蛋白质等电点和分子量。对于碱性蛋白质，计算出的等电点可能不准确。 PeptideMass：是ExPASy工具包中的程序，分析蛋白质在胰蛋白酶、糜蛋白酶、LysC、溴化氰、ArgC、AspN和GluC等处理后的产物。 TGREASE：是FASTA工具包中的程序，分析蛋白质序列的疏水性。这个程序延序列计算每个残基位点的移动平均疏水性，并给出疏水性-序列曲线，用这个程序可以发现膜蛋白的跨膜区和高疏水性区的明显相关性。也可以用Bioedit。 SAPS：蛋白质序列统计分析，对提交的序列给出大量全面的分析数据，包括氨基酸组成统计、电荷分布分析、电荷聚集区域、高度疏水区域、跨膜区段等等。 SAPS网址： http://www.isrec.isb-sib.ch/software/SAPS_form.html 蛋白质二级结构预测1 预测蛋白质二级结构的算法大多以已知三维结构和二级结构的蛋白质为依据 ，分为三类： 统计/经验算法：Chou-Fasman法、GOR法 物理化学法：Lim法 机器学习法：结合上2种方法的优点。 nnPr