第7章蛋白质性质和结构分析.doc

第七章 蛋白质性质和结构分析目录0 蛋白质性质和结构分析11 蛋白质一级结构分析11)蛋白质氨基酸序列、pI、Mw12)蛋白质的疏水性13)蛋白质的模体（motifs）24)保守结构域22 蛋白质的二级结构23 蛋白质的三级结构24 膜蛋白21)预测整合蛋白的跨膜区32)分析锚定蛋白GPI位点35 翻译后修饰31）信号肽及其剪切位点分析32）糖链连接点分析46 蛋白质的亚细胞定位47 化学因子作用蛋白定位50 蛋白质性质和结构分析序列相似的蛋白质具有相似的三维结构；不同蛋白质中相同的结构域（domain）具有相似的功能。蛋白质性质和结构分析软件ExPASy( )，蛋白质序列、性质、结构分析，包含许多分析工具CBS（http:/www.cbs.dtu.dk/services/ ）ANTHEPROT(http:/antheprot-pbil.ibcp.fr/ )DNAMAN(/ )1 蛋白质一级结构分析 氨基酸序列、等电点（pI）、分子量（molecular weight, Mw）、疏水性（hydrophobicity）、二硫键等1) 蛋白质氨基酸序列、pI、MwExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“ProParam”软件，输入序列分析。其他预测工具：compute pI/Mw(/compute_pi/ ) AACompSim(/aacompsim/ )2) 蛋白质的疏水性ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“ProtScal”软件，输入序列并选择分析方法分析。Window size:9表示左右各有4个氨基酸对中间那个氨基酸的影响，每9个氨基酸进行分析，即1-9、2-10、2-11这样的框架分析。由此可知，1-4个氨基酸和最后4个氨基酸是无法分析的，因为无法组成9个进行分析。蓝色的字体代表选择的分析方法，选择不同的分析方法，所得的氨基酸数值有所不同。不同氨基酸的疏水性不同，疏水性越强数值越大，疏水性越弱数字越小，甚至可能为负数（即亲水性很强）。该图即代表不同氨基酸对应的疏水性分值，以0为界，大于0代表疏水性强，否则，亲水性强。可分析该序列疏水性区域或亲水性区域，或综合判断整个氨基酸倾向于亲水性或是疏水性。3) 蛋白质的模体（motifs），超二级结构，2个或3个具有二级结构的肽段相互靠近形成的区域。ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“PROSITE”软件主页提交蛋白序列（可同时预测10条序列），选择输出格式，分析结果4) 保守结构域，生物大分子所具有的特定结构ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“PROSITE”软件主页输入序列，可使用缺省参数，或去掉选择框其他预测蛋白质结构域工具：PFAM(http:/pfam.sanger.ac.uk/ )主页选择“SEQUENCE SEARCH”，输入序列分析。NCBI Conserved Domains(/Structure/cdd/wrpsb.cgi )SMART(http:/smart.embl-heidelberg.de/ )PredictProtein(/ )2 蛋白质的二级结构 主要是指氢键维持的结构，如-螺旋（-helix）、-折叠（-sheet）、转角（turn）、环（loop）、无规则卷（random coil） ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“SOPMA”软件（在ANTHEPROT栏目中选择SOPMA）。其他预测工具：COILS(http:/embnet.vital-it.ch/software/COILS_form.html )3 蛋白质的三级结构 通过已知蛋白质结构推测未知蛋白质结构：BLAST检索（PDB数据库中），检索同源蛋白质结构； 通过分子建模（molecular modeling）分析蛋白质结构：ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“Phyre2”软件(http:/www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2/html/page.cgi?id=index )SWISS-MODEL Worspace(/workspace/ )提供多种建模方式4 膜蛋白 膜蛋白分为:整合/跨膜蛋白（integal/trans-membrane）,穿过膜结构或位于膜结构中，一般是-螺旋锚定蛋白（membrane-anchored），直接锚定在膜表面（有时通过糖分子与膜相连）外周蛋白（peripheral），在膜周围，与跨膜蛋白结合一起起作用1) 预测整合蛋白的跨膜区ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“SOSUI”分析其中分V1.11(单个预测)和V1.10（betch批量预测）这2个版本其他分析软件：DAS：分析原核生物蛋白质的跨膜结构 (http:/www.sbc.su.se/miklos/DAS/maindas.html） TMpred：分析蛋白质的跨膜结构和在膜上的方向 (/software/TMPRED_form.html）HMMTOP: 分析蛋白质跨膜结构和方向(http:/www.enzim.hu/hmmtop/html/submit.html) TopPred: 分析细胞膜蛋白拓扑结构(http:/mobyle.pasteur.fr/cgi-bin/portal.py?#forms:toppred) TMHMM: 分析蛋白质跨膜结构(http:/www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)2) 分析锚定蛋白GPI位点ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“big-PI”分析其他分析软件：For Plant Proteins（http:/mendel.imp.ac.at/gpi/plant_server.html）For Animals Protein http:/mendel.imp.ac.at/gpi/gpi_server.html For Fungal Proteins http:/mendel.imp.ac.at/gpi/fungi_server.html5 翻译后修饰 信号肽序列，20-35个氨基酸、富含疏水氨基酸、至少带有一个正电荷氨基酸。1） 信号肽及其剪切位点分析ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“SignaIP”分析，选择参考物种和分析方法分析。C score即cleave score，表示被切割的可能性，在20-30之间出现了波峰，说明在该区域切割的可能性最大。S score即表示为信号肽的可能性，从1-20之前都很高，说明20之前肯定是信号肽，而20-30之间分值明显下降，说明信号肽在该区域结束。Y score是C与S综合考虑结果。最后一句话，做出结论：最可能的切割位点在22-23之间。说明信号肽长度为1-22氨基酸。其他网站：分析革兰氏阴性菌脂蛋白信号肽LipoP http:/www.cbs.dtu.dk/services/LipoP/ 分析植物叶绿体信号肽ChloroP http:/www.cbs.dtu.dk/services/ChloroP/Signal-3L /bioinf/Signal-3L/ PrediSi http:/www.predisi.de/ Phobius http:/phobius.sbc.su.se/ PEPLip http:/gpcr.biocomp.unibo.it/cgi/predictors/spep/pred_spepcgi.cgi 2） 糖链连接点分析糖链连接分为：O-连接（氧连接） N-连接（氮连接）ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“NetOGlyc”分析O-连接其中I-score 0.5 说明该位点可能为0-连接。其他预测工具：/gal_p/http:/comp.chem.nottingham.ac.uk/cgi-bin/glyco/bin/getparams.cgi /zzd_lab/CKSAAP_OGlySite/index.html /EnsembleGly/predict.html ExPASy主页，选择“resourcesA.Z”中的“NetNGlyc”分析N-连接其他预测工具：http:/www.oppf.ox.ac.uk/opal/OPAL.php/content/sequence/GLYCOSITE/glycosite.html6 蛋白质的亚细胞定位了解蛋白质的功能及互作。PSORT主页（），选择分类，物种。Mito指在细胞器，cytoskelton细胞器，dual localization双定位，cyto_nucl两种细胞器均存在，后面跟的数字越大即代表可能性越高。如本图中，在细胞器可能性19，很大。双定位（dual localization ） 其他工具：CELLO：.tw/ Subnuclear Compartments Prediction System： /subnuclear.htm Proteome Analyst Specialized Subcellular Localization Server： http:/webdocs.cs.ualberta.ca/bioinfo/PA/Sub/ Lokero/TargetLoc/SherLoc2/MultiLoc2/YLoc： http:/abi.inf.uni-tuebingen.de/Research/Systems%20Biology/protein-subcellular-localization TargetP