（生物化学与分子生物学专业论文）基于结构生物信息学的蛋白质设计.pdf

墓手续臌瓣癌爨学鸹蛋窦震璇诗 y1 0 1 0 3 2 摘要 随着人类基因维计划和许多物种全基因组测序的完成，产生了大量潜在的 治疗药物靶标，使药物开发领域追切需要全新的药物开发模式；对蛋自质及其相 互终焉等潮终静送一疹深入疆究将会骞越来越多黠将舅缝豢巍李露裁裁菇及蛋自 质功能年玎特性进行改造的需求；结构基因组计划的实施使越辩龟越多的蛋白质结构 得到阐明，为进罩亍蛋白质设计提供了更多的素材。利用结构生物信息学方法进行 蛋鑫痿鹣瑗往竣诗，将会在螽基因缎时往静生耪学磅究巍蛋巍藏耪开发中越至l 越 来越重簧的作用。 本文改进和发疑了三维聚类方法，综合序列和结构信息，对双维分信号传 导系统豹功能特舅幢饿点进行了分繇。采溪复会物结梅 乍为参考结构，瑟静静识 别了双缎分系统中磷酸转移酶域和调节域上的糍能位点。并提出通过分析残基所 处结构环境的保守性姆残基本身保守性螅相关美蒸，区分残蒸受到的结构选择压 力秘功能选择压力，眷我蛋自厦鞠溉作用申豹特簿经位煮， 冀提高功能谴点预测 的精确住。识别出的功能特异性位点可以作为潜柱的药物设计靶点。随后模拟了 丝氨酸鬃囱质家族懿溪自质兹体加工酶入鑫蕊鞋鄹黪母k e x i n 与其特异性搦澍剡水 蛭素突交体的复合物结构，并计髯了酶与抑到羯结合的静嘏栩互作用麓，研究 f u r i n k e x i n 与水蛭素突变体的相互作用机制。结果表明静电棚驻作用能在决定抑 利活一凌$ 1 1 f u r i n k e x i n 熬褒物特异一睦方羲起重要佟攥，静宅突变方法茭薮我憋雾瞧 抑制裁的理性设计掇供了可行的策略。此外还利用基于异型自洽系综最优化方法 ，1 的反向拼= 爨策略，结合基于d r e i d i n g 力场的势能涵数，对与蛋白质骨架兼容的蛋 ， _-。* 叁痰序捌避行纛投簿选，骧改善蛋爨藤舞翰嚣糁缝，劳藏功麴溪予蛋自藤懿全彦 列设计邋一蛋白旗设计领域最具挑战健的闯题。我们的异型自洽系综最优化方法 有很强的对序列组合避行筛选的髓力，可以筛选的氨基酸序列组合数达到1 0 “ 骧上，憝瓣蛋鑫瘊功g 特往送行改造戮爰蛋叁溪辑叠磷究酌鸯力工其。 关键词：缑稳玺骢信恁学，功戆像焘，静毫突变，蛋叁覆没诗， 舜型自洽系综最优化 基于结擒整鹈储惠学熬蟹蠹震设计 s t r u c t u r a lb i o i n f o r m a t i c sb a s e dp r o t e i nd e s i g n x i a o - h u ic a i 搴良。穗氍i 虫ya n dm o l e 。u t a rb i o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rd a * f ud i n g a b s t r a c t t h ec o m p l e t i o no ft h es e q u 黜c m go fh u m a ng e n o m ea n dm a n yo t h e rs p e c i e s r e s u l ti nt h ei d e n t i f i e a t i o no f m a n y p o t e n t i a ld r u gt a r g e t s t h ed e v e l o p m e n to f p r o t e i n t h e r a p e u t i c sa n dr e s e a r c ho fp r o t e i ni n t e r a c t i o nn e t w o r k sr e q u i r es e l e c t i v ep r o t e i n i n h i b i t o r sa n dd e s i g no ff u n c t i o na n dp m l x 譬t yo fp r o t e i n s t h es t r u c t u r a lg e n o m i c s p r o j e c th a sd i s c l o s e dg 删8 t a ls t r u c t u r e so fm ，o r e ，, 赐d m o r ep r o t e i n s s t r u c t u r a l b i o i n f o r m a t i e sb a s e dr a t i o n a lp r o t e i nd e s i g nw i l lp l a yi m p o r t a n tr o l ei nb i o l o g i c a l r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f p r o t e i n 壤键a 争氍琏i c s 遮t h ep o s tg e n o m ee r a i nt h i sw o r k ，w ef i r s ti m p r o v e da n di m p l e m e r t t e dac o m p l e xs t r u c t u r eb a s e d t h r e ed i m e n s i o n a lc l u s t e ra n a l y s i sa n di d e n t i f i e dt h ec o n s e r v e df i m e t i o n a le p i t o p e so f t w oc o m p o n e n ts i g n a lt r a n s d u c t i o ns y s t e m s + t na d d i t i o n ，w ei d e n t i f i e dt h es p e c i f i c i t y d e t e r m i n i n gr e s i d u e sa n di m p r o v e d t h ep r e d i c t i o no fp r o t e i nf u n c t i o n a l s i t e sb y c o m p a r i n gt h er e s i d u ec o n s e r v a t i o nw i t hi t ss t r u c t u r a l e n v i r o n m e n t t h er e s i d u e s i d e n t i f i e dm a yb eu s e d 鑫sp o t e n t i a ld a u gt a r g e t s s e c o n d 。w em o d e l e dt h ec o m p l e x s t r u c t u r e so ff u r i w k e x i np r o p r o t e mp r o e 巍s m gp r o t e a s e sw i t hi t si n h i b i t o r se g t i ne m u t a n t sa n dc a l c u l a t e dt h e i re l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o ne n e r g y t h ee l e c t r o s t a t i c i n t e r a c t i o n sp l a ya r ti m p o r t a n tr o l ei ni n h i b i t o r ya c t i v i t ya n dd e t e r m i n i n gs u b s t r a t e s p e c i f i c i t yo f f u r i n k e x i n + e l e c t r o s t a t i cm u t a t i o nm e t h o dm i g h to f f e rav i a b l es t r a t e g y i nt h er a t i o n a ld e s i g no fn o v e ls p e c i f i ci n t f i b i t o r s t h i r d ，w ei m p l e m e n t e dv i r t u a l s c r e e n i n g o fp r o t e i n s e q u e n c e w h i c hi s c o m p a t i b l e w i t hat a r g e tf o l du s i n g s e l f - c o n s i s t e n te n s e m b l eo p t i m i z a t i o n - b a s e dp r o t e i nd e s i g nm e t h o d ad r e i d i n g - b a s e d f o r c ef i e l di su s e dt h ed e s i g np r o g r m i t h i sm a h o d - t ) a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e di nt h e r e d e s i g no ft h ep r o p e r t yo fp r o t e i nt h e r a p e u t i c sa n df u l ls e q u e n c ed e s i g no fa n o v e l f o l d o u rm e t h o dh a sv a s ts c r e e n i n ga b i l i t y i ti sap r a c t i c a lt o o li nt h ee n g i n e e r i n go f p r o t e i nf u n c t i o na n dp r o p e r t yo r i nt h er e s e a r c ho f p r o t e i nf o l d i n g - k e y w o r d s ：s t r u c t u r a lb i o i n f o r m a f i c s ，f u n c t i o n a ls i t e , e l e c t r o s t a t i cm u t a t i o n ， p r o t e i nd e s i g n , h e t e r o - s e l f c o n s i s t e n te n s e m b l eo p t i m i z a t i o n f f 中科院上海生命科学研究院 研究生学位论文声明 j ) 所孕交的学位论文，是本天在导师的指等下，弛西莲行研究j 二作所取 得的成槊。除文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的1 j 作外，奉论义 不包含任何其谴个人羲集体已经发表或搽写过的作品戚柔。对率文的研究做蹬麓 嚣贡献豹个人和集体，均叠在文串以鞠确方式标明。 2 ) 所鼙交的学位论文，实骏结果均由娟摩的实验数爨分辑得出，_ 炙验数 掘真实呵鼗。 麦声明鳓法律结票出本人承挺。 学位论文馋苔签名蘖觑霉 r 期：勘占年参月f 2 婿究袋学位论文版投使翔授投声翡 本人完令了解并嗣意遵守中科院上海生命科学研究院何关保附、使用学位论 文的蕊定，秘：生科虢有权保留送交论文的复印件和电子文件，并穗茯沦文的嗣 求检索及借阅、奄潮：生科院可以公靠论文的全鄢或翮分内容，1 q + 以将本学位论 文的争黟葳部分内容缭入裔美数搭骞进行捡索，可以采溺影印、缩印或萁它复剃 等段保存鞠汇编本学侮论文。裸密构论文在解彰搿邋i 此规定。 传省餐葛：罐醺导师签名蛆刚键：逊旦 第一章引言 第一章引言 1 生物信息学与蛋白质设计 从二十世纪九十年代人类基因组计划的启动开始，许多物种全基因组测序 完成以及高通量实验技术的发展，大大加快了疾病相关基因的识别速度，产生了 大量潜在的治疗药物靶标。如人类基因组中，目前已有药物的治疗靶标的总数约 为5 0 0 左右，而基因组学研究结果表明，潜在可以进行药物设计的靶标( d r u g g a b l e g e n o m e ) 数目超过3 0 0 0 个。而在药物研究领域对这些新靶标的处理能力有限， 迫切需要全新的药物开发模式，其中面临的主要挑战是新的药物靶标的识别、验 证和分析以及高通量的药物理性设计方法“3 。虽然传统上药物开发都集中于小分 子药物，然而近年来传统的高通量筛选方法针对蛋白质相互作用的小分子药物筛 选中，令人失望的低命中率( h i tr a t e ) 也促使人们寻找更有效的策略”1 。由于蛋 白药物毒性小，开发周期短，以及近年来一些蛋白质药物的成功上市使人们逐渐 认识到蛋白药物的巨大潜力，继天然蛋白( 第一代) 、工程蛋白( 第二代) 和基因疗 法引入人体的蛋白( 第三代) 之后，下一代的蛋白质药物将会是从头设计并具有需 要的三维结构和功能的蛋白质“1 。此外，近年来对基因调控网络，蛋白质相互作 用网络，代谢网络等研究的兴起，也必将引起人们对干预这些网络，深入研究网 络调控的兴趣。随着大量生物信息学数据尤其是蛋白质序列、结构和功能数据的 不断积累，利用结构生物信息学的研究成果进行蛋白质的理性设计将会成为下一 个研究热点。 结构生物信息学( s t r u c t u r a b i o i n f o r m a t i c s ) 是生物信息学的一个分支， 主要集中于在原子和亚细胞空间尺度上研究大分子结构信息的表示、存储、检索、 分析和显示，其主要目标是创造通用方法处理生物大分子信息并应用这些方法解 决生物学问题，产生新知识“1 。生物信息学是随着能生成大量数据的d n a 测序、 质谱以及基因芯片表达分析等高通量实验技术的出现而发展起来的，与此类似， 结构基因组计划“1 以高通量的方式收集和分析大分子结构信息，形成了 p d b ( p r o t e i nd a t ab a n k ) 这样的三维大分子结构数据库，促进了结构生物信息学 的出现和发展。随着p d b 中晶体结构数量不断积累，我们可以对结构进行各种统 錾于结掬生物傣惑学韵虽岛旗设计 计分析，以学习蛋白暇的设计原理，掌攒器白威折叠、装配以及构建活性能点和 结合位点的规剃，从谢能够开发出募于知识的方法预测和设计蛋国旗的结构和功 畿，进行琏谴药物设计。 结 姆生物信息学题括多项研究内容，其研究成裂将在多个方蕊促使我们对 生物学产生熨深刻的理解：( 1 ) 深入理解蛋自质的设计原理并能创建耨的功能。 p d b 中已有静大璧蛋岛藤结擒提供了一个学习“调练燕”，在既萋础上蛋岛旗缩 构预测( 撅叠阅题) 、及向辑叠( 选驭食邋的氨基酸侧链以稳定期塑的蛋自质骨架 构象) 和爱国旗的计算机设计研究也都取得了较大的成功。k u h l m a n 等甚至设计了 一条氨鏊酸序翔，能够折蔑成自然界不存在的折叠类型“。( 2 ) 蛋臼质三维编构 是我们从根本上理鼹爨自壤功能的分子基础的关键。皴捣生物信息澎可以袋翅有 效酶方法从净捌和结构确迩舂效酶药靶搜点，进行翡物的虚拟筛选，从而大大加 速药物的开靛过程。激近在理性药物设计领域的些成功使我们有理由预期，将 寒熬药物发蠛蹶鬓会越米越谈效予缝棱。缀絮c o h e n 等零爆缝褥耋谚售愚攀方法 成功设计了这撵性可逆激酶擦制蠢一”。( 3 ) 近警来p d b 中出璐鹣一些超大结构， 熊大小比普邋的蛋白质要大一个数羹级，如细菌核糖体以k r n a 聚台酶结构“”“1 ， 这使我销褒凝会学习佟为缀残部分戆蛋彝亵按羧结擒舞薅缝装裁穴分子壤器，为 攘攫缀腿疼一些较大嬲结构侮系提供基皴。4 ) 是锈太分子黪动力学模拟已经熊 够以较高的精度重现实验结果，对较大的结构体系和结构变昴( 如序列遗传上的 变讫) 载模叛将篌我翻燹深粼遥瓣缝鞠将瞧翅褥产生瓣瘦楚功能行为。 结魏垒魏壤感擎躲避一步发鼹将会嶷袋绻擒毽感窝其它生物学痞感瓷源， 如基因缀序列、基因芯片袭达数据、质谱数据以及细胞内定位数搦等，使我们能 够“高分辨率”鲍瑾释生物学功鬣，为鬣自震瑾谴设计挺袋鏊戳。 2 蛋白质的功能及特异性俄点识别 蛋囱震鹃功能将彝往德点在葜釜翰攀活犍发撵中起着棱心静俸弼，这缝毽点 豹正稳谈裂瓣予药秘浚计、爨鑫震工程淡及信弩转譬分子毫逢铡熬耀蹉都其商羹瑟 意义“2 1 ”1 。识剐功能特异蚀位点的最好方法是通过突变实验如丙氨酸替换突变窳 验 2 0 k c a l m 0 1 ) e 9 4 令建量兔诲野生蓬甍基黢鞫嚣羲酸，敬痔裂缝含数竣少； d 1 0 8 是对接引入的平移和旋转自由度：e 核心伍鬣定义为不到i 0 韵表面积暴霈丁i 溶剂的残基，表筒为超过5 0 的袋面积暴露于溶荆的残基，其它丧面、边界和核心 定义参冕文献；f 。矬典型的5 0 残基多肢，每个氮基酸1 0 0 个转予为铡，启发式搜 繁共约评话了l 泸条枣鳓 搭一露引拳 改变1 0 个左右的残基。理性工稷方法能够利用高分辨率的罱臼质三维结构信息对 蛋自曛避行改造，甚懋能够高永乎媳靛粼蛋融质序剿和结构，其考察序剐缀台麴 能力远逡越过了鱼然器麓序列多襻性，蠡g 在募法上结合多震嫩割以同时侥识凡秘 特性。对粒细胞荣落刺激因子( h u m a ng r a n u l o c y t e - c o l o n ys t i m u l a t i n gf a c t o r ， h g c s f ) 和羹组h g h ( h u m a ng r o w t hh o r m o n e ) 以及昼，内酰胶黪鹩改造，绥赣膜上 的锣邂遴蛋妇k c s a 黪承滚蝰改避等等，逐实了计冀撬方法在鼗宣鏖褥羧设诗 中的作用。对突变位点类裂的准确控制，可以对期望的药物特性如稳定性、药勘 学特性迸露瑗性设计，势消除不翻特愁鳃毒拨、摭原性等，这对淤疗蛋鑫褒瀵是 极为鍪癸熬。 迄今为止大多数进行设计的三级继构是已知天然蛋囱的结构，设计爨鸯全 巍蓼天然缝构蛋自餍也澄获褥了威动“。蛋黩菝瓣毒卡簿规设诗技术近年寒己遂步 戏熬，抒分滋数、袋群繁螓、貔纯方法戆发袋壤葜波爰蔻溺成秘涟扩麓劐逐大、 更多的蛋白上。蛋融质计嚣枫设计的避一步袋鼹仍嚣瑟寻找精确袋近戳的麓效挽 栊鼓零。遴蛰结穆篷甥信感学磷究瓣不辫发爨，久稻将有缝力露瓣蛋白溪谈诗领 壤豹遴一步努i 竣：设诗爨脊特寇瑟缀结擒戆蟹爨蔟。”。理瞧浚诗技拳静笈溪将瀑 萋提嶷燧褒鬃自药物豹效女期安全燃，并霹戳竣计众鼗爨爨盘嚣物魏捧震模式。 l l ：静，礤褒爱淘掰爨溺怒翡蛋巍矮澎魏没诗方法瑗琶开始被瘸子鬣自联努亍鬟润麓 赣及舞繁静窿列空阗、逡纯窬功懿灞褴靛熹攘寻涮等方嚣静辑究，显示蟹国藏设 诗鼓术在蜃熬强终辩代抟叟憋学磷究孛将起裂爨大懿箨爱。 本文酌定簧工作 本文瓣爨稿黛戆信惑学磷究中翡羹要阕逡，帮翡麓锭点的议翳、静魄程爨 岛嚣糨互作灏中静 窜鬻帮爨自葳的全孝剪设计邈行了探索。发袋了基于裹食物结 构的三雅綮类方法，缀合谶自质结构和序剥信息议羽蛋白旗中的僳守性残旗簇， 并逶遘跷较娥蓥豫守魏戳及其繇熟绪构环境酌傺守褴预测蛋内籁中的特辩稳德 点，透分簧舀厦中残基链点受掰的结构和功熊隈制，罨技凝盘磺设计龄鞴佼点。 随后探讨了种蛋臼质特异性改造策昭一静电突变方法及其在f u f i n k e x i n 选择性 糠翻帮竣计中的应髑。鼗井基予异黧自治系缭壤饶化豹反向撅黢方法对与餐鑫质 骨架兼容的蛋自质痔劐进行虚撅艨选，愆以改善鬣白鲠药物特性魏进行溪岛质蟾 莲于络构燮糖蓿惠学髓鬣魏髓设计 企序列设计。随满结构基因组计划的进行，越来趟多的戳白质结构已得到阐明， 瓣簧良袋灌一涉辩深a 磷究将念骞越寒邃雾辩特异黢鬟鑫姆铡裁漤箴爨溜壤琏 女秘将靛避嚣馥逡鹣嚣慕。零爆绻捻生秘骧怠学方法豁嵌逮设诗跨羚戆黉鑫掺 制剂，对蹑自质胖别进行高通懿筛选，为鬣囱斌的实验研究以及蛋自药物丌发提 供毒枣有力戆孚毅。 繁一牵 l 言 2 3 4 5 6 7 s 9 参考文献 o r t ha p ，b a t a l o vs ，p e r r o n em ，c h a n d as k t h ep r o m i s eo fg e n o m i c st o i d e n t i f yn o v e lt h e r a p e u t i ct a r g e t s e x p e r t 国加砌甜t a r g e t s ，2 0 0 4 ，8 ( 6 ) ： 5 8 7 5 9 6 l a r s o nr s 。n e ws t r a t e g i e si nd r u gd i s c o v e r y b i o i n f o r m a t i c sa n dd r u g d i s c o v e r y , h u m a n ap r e s si n c ，2 0 0 5 ， w a t tp m s c r e e n i n gf o rp e p t i d ed r u g sf r o mt h eb a t _ i i r a lr e p e r t o i r eo f b i o d i v e r s e p r o t e i nf o l d s 。n a t b i o t e c h n o l , 2 0 0 6 ，譬( 2 ) ：1 7 7 一1 8 3 l a s k o w s k ir a c h a na w b i o i n f o r m a t i e sa n dp r o t e i nd e s i g n c u r tp h a r m b i o t e c h n o l ，2 0 0 2 ，3 ( 4 ) ：3 1 7 3 2 7 a l t m a nr b ，。d u g a nj m 。d e f i n i n gb i o i n f o r m a t i c sa n ds t r u c t u r a lb i o i n f o r m a t i c s 。 m e 维o d sb i o c h e ma n a l ，2 0 0 3 ，4 4 ( 3 一1 4 b u r l e ys k a no v e r v i e wo fs t r u c t u r a lg e n o m i c s n a ts t r u c tb i o l ，2 0 0 0 ，7 s u p p l ( 9 3 2 9 3 4 k u h l m a nb ，d a n t a sg ，i r e t o ng c ，v a r a n iqs t o d d a r db l ，1 3 a k e rd d e s i g no f an o v e lg l o b u l a r p r o t e i nf o l d 谢t la t o m i c - l e v e la c c u r a c y s c i e n c e ，2 0 0 3 ， 3 0 2 ( 5 6 4 9 ) ：1 3 6 4 1 3 6 8 a h n n g ，r e s i n gk a 。c e l lb i o l o g y 。l e s s o n si nr a t i o n a ld r u gd e s i g nf o rp r o t e i n k i n a s e s s c i e n c e , 2 0 0 5 ，3 0 8 ( 5 7 2 国：1 2 6 6 - 1 2 6 7 c o h e nm s ，z h a n gc ，s h o k a tk m ，t a u n t o nj s 乜 u c t u r a lb i o i n f o r m a t i c s b a s e d d e s i g no fs e l e c t i v e ，i r r e v e r s i b l ek i n a s ei n h i b i t o r s s c i e n c e , 2 0 0 5 ，3 0 8 ( 5 7 2 6 ) ： 1 3 1 8 。1 3 2 l b a l in ，n i s s e np ，h a n s e nj ，m o o r ep b ，s t e i t zt a t h ec o m p l e t ea t o m i c s t r u c t u r eo ft h el a r g er i b o s o m a ls u b u n i ta t2 4a r e s o l u t i o n 。s c i e n c e ，2 0 0 0 ， 2 8 9 ( 5 4 8 1 ) ：9 0 5 9 2 0 c r a m e rp ，b u s l m e l ld a ，f uj ，g n a t t 魑m a i e r - d a v i sb ，t h o m p s o nn e ， 1 3 u r g e s sr r e ta 1 a r c h i t e c t u r eo fr n a p o l y m e r a s ei ia n di m p l i c a t i o n sf o r t h et r a n s c r i p t i o nm e c h a n i s m s c i e n c e ，2 0 0 0 ，2 8 8 ( 5 4 6 6 ) ：6 4 0 6 4 9 s o w am e ，h ew ，s l e pk c ，k e r c h e rm a ，l i c h t a r g eo ，w e n s e lt g ，p r e d i c t i o n a n dc o n f i r m a t i o no fas i t e c r i t i c a lf o re f f e c t o rr e g u l a t i o no fr g sd o m a i n a c t i v i t y n a ts t r u c tb i o l ，2 0 0 1 ，8 ( 3 ) ：2 3 4 2 3 7 l i c h t a r g eo ，s o w am e ，p h i l i p p ia 。e v o l u t i o n a r yt r a c e so ff i m c t i o n a ts u r f a c e s a l o n ggp r o t e i ns i g n a l i n gp a t h w a y m e t h o d se n z y m o l , 2 0 0 2 ，3 4 4 ( 5 3 6 5 5 6 9 一 苎要黧塑皇塑堡墨鲎墼篓垒垩堡生 1 4 c h e n gg ，q i a nb ，s a m u d r a l ar ，b a k e rd i m p r o v e m e n ti np r o t e i nf u n c t i o n a l s i t ep r e d i c t i o n b yd i s t i n g u i s h i n gs t r u c t u r a la n df u n c t i o n a lc o n s t r a i n t so n p r o t e i nf a m i l ye v o l u t i o nu s i n gc o m p u t a t i o n a ld e s i g n ，n u c l e i ca c i d sr e s ，2 0 0 5 ， 3 3 ( 18 ：5 8 6 1 5 8 6 7 15 l i c h t a r g eo ，b o u r n eh r ，c o h e nf e a ne v o l u t i o n a r yt r a c em e t h o dd e f i n e s b i n d i n gs u r f a c e s c o i ：n i n o nt op r o t e i nf a m i l i e s jm o lb i o t , 1 9 9 6 ，2 5 7 ( 2 ) ： 3 鸵。3 5 8 1 6 o n d r e c h e nm j ，c l i f t o nj g ，r i n g ed t h e m a t i c s ：as i m p l ec o m p u t a t i o n a l p r e d i c t o ro fe n z y r a ef u n c t i o nf r o ms t r u c t u r e p r o cn a t la c a ds c iu sa ，2 0 01 ， 9 8 ( 2 2 ) ：1 2 4 7 3 1 2 4 7 8 l7 a r m o na ，g r a u rd ，b e n t a ln c o n s u r f ：a l la l g o r i t h m i ct o o lf o r h e i d e n t i f i c a t i o no ff u n c t i o n a l r e g i o n si np r o t e i n sb y s u r f a c em a p p i n go f p h y l o g e n e t i ci n f o r m a t i o n j m o lb i o l ，2 0 0 1 ，3 0 7 ( 1 ) ：4 4 7 - 4 6 3 l8 w a n gk ，s a m u d r a l ar 。f s s a ：8n o v e lm e t h o df o ri d e n t i 冬i 弧gf u n c t i o n a l s i g n a t u r e s f r o ms t r u c t u r a l a l i g n m e n t s ，b i o i n f o r m a t i c s ，2 0 0 5 ，21 ( i3 ) ： 2 9 6 9 2 9 7 7 1 9 u a n d g r a f 瓢x e n a r i o sl ，e i s e n b e r gd 。t h r e e - d i m e n s i o n a lc l u s t e ra n a l y s i s i d e n t i f i e si n t e r f a c e sa n df u n c t i o n a lr e s t d u ec l u s t e r s np r o t e i n s 。j v i o lb i o l , 2 0 0 1 ，3 0 7 ( 5 ) ：1 4 8 7 一1 5 0 2 2 0e l c o c ka 1 1 p r e d i c t i o no ff u n c t i o n a l l yi m p o r t a n tr e s i d u e sb a s e ds o l e l yo nt h e c o m p u t e d e n e r g e t i c s o f p r o t e i ns t r u c t u r e 歹勰b l o t , 2 0 0 t ，3 1 2 ( 4 ) ：8 8 5 8 9 6 21k o r t e m m et ，b a k e rd as i m p l ep h y s i c a lm o d e lf o rb i n d i n ge n e r g yh o ts p o t s i n p r o t e i n p r o t e i nc o m p l e x e s p r o cn a t la c a ds e i usa ，2 0 0 2 ，9 9 ( 2 2 ) ： 1 4 1 1 6 1 4 1 2 1 2 2b a k e rn a m c c a m r n o nj a 。2 0 0 3 e l e c t r o s t a 聪c 黼程r a c 鞭0 n s 。k s t r u c t u 沮lb l o l n f o r m a t i c s , e d p eb o u r n e ，hw e i s s i g ，p p 4 2 7 4 4 0 ： j o h nw i l e y & s o n s i n c 2 3k r a e m e r - p e c o r ec m ，w o l l a c o t ta m ，d 确a r l a i sj r c o m p u t a t i o n a lp r o t e i n d e s i g n c u r to p i nc h e mb i o l , 2 0 0 t ，5 ( 6 ) ：6 9 0 6 9 5 2 4 h e l l i n g ah w ，r i c h a r d sf m o p t i m a ls e q u e n c es e l e c t i o ni np r o t e i n so f k n o w n s t r u c t u r eb ys i m u l a t e de v o l u t i o n ，p r o cn a t la c a ds c iu sa ，1 9 9 4 ，9 i ( 1 3 ) ： 5 8 0 3 5 8 0 7 2 5p a b ocm o l e c u l a rt e c h n o l o g y d e s i g n i n gp r o t e i n sa n dp e p t i d e s n a t u r e ，19 8 3 ， 3 0 1 ( 5 8 9 7 ) ：2 0 0 2 6p i e r c en a ，w i n f r e ee 。p r o t e i nd e s i g ni sn p - h a r d 。p r o t e i ne n g , 2 0 0 2 ，1 5 ( 1 0 ) ： 一1 0 一 第一翥0 | 富 3 2 3 3 3 7 3 8 7 7 9 7 8 2 m a r s h a l ls a l a z a rg a ，c h i r i n oa j ，d e s j a r l a i sj r r a t i o n a ld e s i g na n d e n g i n e e r i n go f t h e r a p e u t i cp r o t e i n s 。d r u g d i s c o vt o d a y , 2 0 0 3 ，8 ( 5 ) ：2 t 2 - 2 2 1 d a h i y a tb i ，m a y os l d en o v op r o t e i nd e s i g n ：f u l l ya u t o m a t e ds e q u e n c e s e l e c t i o n s c i e n c e , 1 9 9 7 ，2 7 8 ( 5 3 3 5 ) ：8 2 8 7 d a h i y a tb i ，g o r d o nd b ，m a y os la u t o m a t e dd e s i g no ft h es u r f a c ep o s i t i o n s o f p r o t e i nh e l i c e s p r o t e i ns c i , 1 9 9 7 ，6 ( ：1 3 3 3 1 3 3 7 f i l i k o va v ，h a y e sr j ，l u op ，s t a r kd m ，c h a nc ，k u n d ua ，d a h i y a tb i c o m p u t a t i o n a ls t a b i l i z a t i o no fh u m a ng r o w t hh o r m o n e p r o t e i ns c i ，2 0 0 2 ， ll ：1 4 5 2 * t 4 6 1 l u op ，h a y e sr j ，c h a r tc ，s t a r kd m ，h w a n gm y $ j a c i n t oj m ，j u v v a d ipe t a 1 d e v e l o p m e n to fac y t o k i n ea n a l o g w i t he n l a a n e e d s t a b i l i t yu s i n g c o m p u t a t i o n a lu l t r a h i g ht h r o u g h p u t s c r e e n i n g 。p r o t e i ns c i , 2 0 ，ll ( 5 ) ： 1 2 1 8 一1 2 2 6 b o l o nd n ，m a y os l e n z y m e - l i k ep r o t e i n sb yc o m p u t a t i o n a ld e s i g n 。p r o c n a t l a c a d s c iu s a ，2 0 0 1 ，9 8 ( 2 5 ) ：1 4 2 7 4 1 4 2 7 9 o f f r e d if ，d u b a i lf ，k i s c h e lp ，s n s k ik ，s t e ma s ，v a nd ew e e r d tc ，h o e h 3 c e ta 1 d en o v ob a c k b o n ea n ds e q u e n c ed e s i g no fa l li d e a l i z e d a l p h a b e t a - b a r r e lp r o t e i n ：e v i d e n c eo fs t a b l et e r t i a r ys t r u c t u r e ，m o lb i o l ， 2 0 0 3 ，3 2 5 ( 1 ) ：1 6 3 - 1 7 4 m a r s h a l ls a ，m a y os l a c h i e v i n gs t a b i l i t ya n dc o n f o r m a t i o n a ls p e c i f i c i t yi n d e s i g n e d p r o t e i n s v i a b i n a r y p a t t e r n i n g ，j m o l b i o l ，2 0 0 1 ，3 0 5 ( 3 ) ：6 1 9 6 3 1 g i l l e s p i eb ，v ud m ，s h a hp s ，m a r s h a l ls 丸d y e rr b ，m a y os l ，p l 戤x c ok w n m ra n dt e m p e r a t u r e - j u m pm e a s u r e m e n t so fd en o v od e s i g n e dp r o t e i n s d e m o n s t r a t er a p i df o l d i n gi nt h ea b s e n c eo fe x p l i c i ts e l e c t i o nf u rk i n e t i c s ， m o l b i o l ，2 0 0 3 ，3 3 0 ( 4 ) ：8 1 3 8 1 9 g o r d o nd b ，h o mg k ，m a y os l , p i e r c en a 。e x a c tr o t a m e ro p t i m i z a t i o nf o r p r o t e i nd e s i g n 。j c o m p u tc h e m ，2 0 0 3 ，2 4 ( ：2 ) ：2 3 2 2 4 3 r a h ak ，w o l l a c o t ta m ，i t a l i am j ，d e s j a r l a i sj r p r e d i c t i o no fa m i n oa c i d s e q u e n c ef r o ms t r u c t u r e p r o t e i ns c i , 2 0 0 0 ，9 ( 6 ) ：l10 6 一l1 19 l a r s o ns m ，e n g l a n dj l , d e s j a r l a i sj r ，p a n d ev s t h o r o u g h l ys a m p l i n g s e q u e n c es p a c e ：l a r g e - s c a l ep r o t e i nd e s i g no fs t r u c t u r a le n s e m b l e s p r o t e i ns c i ， 2 0 0 2 ，1 1 ( 1 2 ) ：2 8 0 4 2 8 1 3 k r a e m e r - p e c o r ec m ，l e c o m t ej t ，d e s j a r l a i s 豫，ad en o v or e d e s i g no ft h e w wd o m a i n p r o t e i ns c i , 2 0 0 3 ，1 2 ( 1 0 ) ：2 1 9 4 2 2 0 5 基予缝粕生物售息学翁虽鑫疆设并 4 1 4 3 4 5 4 7 r e i n aj ，l a c r o i xe ，h o b s o ns d ，f e r n a n d e z b a l l e s t e rg ，r y b i nv ，s c h w a bm s ， s e r r a