蛋白质结构与功能预测PPT课件

蛋白质结构与功能预测 2 实习课程内容 基因组学 转录物组学 蛋白质组学 系统生物学 3 蛋白质序列分析主要内容 5 蛋白质结构预测过程 ORF翻译 实验数据 6 ExPASy ExpertProteinAnalysisSystem Tools http expasy org tools 7 一 蛋白质理化性质分析使用工具 Protparam二 跨膜区分析使用工具 Tmpred三 二级结构分析使用工具 PredictProteinServer四 结构域分析使用工具 InterProScan五 蛋白质三级结构分析使用工具 SWISS MODEL SWISS PdbViewer数据 C ZCNI shixi4 protein txt 课程安排 一 蛋白质基本理化性质分析 蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础蛋白质的基本性质 相对分子质量氨基酸组成等电点 PI 消光系数半衰期不稳定系数总平均亲水性 实验方法 相对分子质量的测定 等电点实验 沉降实验缺点 费时 耗资基于实验经验值的计算机分析方法 蛋白质理化性质分析工具 10 AACompIdent PeptideMass Protparam 基于蛋白质序列的组分分析氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考Expasy开发的针对蛋白质基本理化性质的分析 Protparam工具http www expasy org tools protparam html 计算以下物理化学性质 相对分子质量氨基酸组成等电点 PI 消光系数半衰期不稳定系数总平均亲水性 12 主要选项 参数 如果分析SWISS PORT和TrEMBL数据库中序列直接填写Swiss Prot TrEMBLAC号 accessionnumber 如果分析新序列 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列 13 输入Swiss Prot TrEMBLAC号 分不同的功能域肽段 输出结果 14 返回结果 正 负电荷残基数 15 原子组成 分子式 总原子数 16 不稳定系数 脂肪系数 总平均亲水性 40unstable 17 练习一 Protparam http www expasy org tools protparam html数据 C ZCNI shixi4 protein txt a TypeImembraneprotein b TypeIImembraneprotein c Multipasstransmembraneproteins d Lipidchain anchoredmembraneproteins e GPI anchoredmembraneproteins 二 蛋白质跨膜区分析 螺旋跨膜区主要是由20 30个疏水性氨基酸 Leu Ile Val Met Gly Ala等 组成亲水残基往往出现在疏水残基之间 对功能有重要的作用基于亲 疏水量和蛋白质膜区每个氨基酸的统计学分布偏好性量 蛋白质跨膜区特性 20 跨膜蛋白序列 边界 原则 LandoltMarticorenaetal 1993 胞外末端 Asp 天冬氨酸 Ser 丝氨酸 和Pro 脯氨酸 胞外 内分界区域 Trp 色氨酸 跨膜区 Leu 亮氨酸 Ile 异亮氨酸 Val 缬氨酸 Met 甲硫氨酸 Phe 苯丙氨酸 Trp 色氨酸 Cys 半胱氨酸 Ala 丙氨酸 Pro 脯氨酸 和Gly 甘氨酸 胞内 外分界区域 Tyr 络氨酸 Trp 色氨酸 和Phe 苯丙氨酸 胞内末端 Lys 赖氨酸 和Arg 精氨酸 常用蛋白质跨膜区域分析工具 22 TMpred TMpred工具 http www ch embnet org software TMPRED form html依靠跨膜蛋白数据库Tmbase预测跨膜区和跨膜方向 23 主要参数 选项 序列在线提交形式 直接贴入蛋白序列填写SwissProt TrEMBL EMBL EST的ID或AC 24 输出结果 包含四个部分可能的跨膜螺旋区相关性列表 25 跨膜拓扑模型及图示 26 TMHMM 27 28 练习二 TMpred http www ch embnet org software TMPRED form html数据 C ZCNI shixi4 protein txt 三 蛋白质二级结构预测 基本的二级结构 螺旋 折叠 转角 无规则卷曲 coils 以及模序 motif 等蛋白质局部结构组件分析方法 基于统计和机器学习方法进行预测Chou Fasman算法GOR算法多序列列线预测基于神经网络的序列预测基于已有知识的预测方法 knowledgebasedmethod 混合方法 hybridsystemmethod 蛋白质二级结构分析工具 蛋白质二级结构分析工具 32 33 PredictProtein PredictProteinhttp www predictprotein org 可以获得功能预测 二级结构 基序 二硫键结构 结构域等许多蛋白质序列的结构信息该方法的平均准确率超过72 最佳残基预测准确率达90 以上 因此 被视为蛋白质二级结构预测的标准 34 PredictProtein提交界面 35 35 PredictProtein提交界面详解 提交邮件地址 必填 蛋白名称 可选 分析方法 36 分析方法程序详解 37 37 跨膜螺旋预测 PHDhtm 高级选项 Ambivalent序列识别 ASP 高级选项 CHOP结构域分析工具高级选项 38 38 比对内容 从SWISS PROT数据库返回BLAST搜索结果 MaxHom参数选项 最低序列比对一致性 空位间隔罚分 空位延伸罚分 比对矩阵 最大击中值 39 39 选择保存分析结果 是否返回多序列比对结果 HTML结果形式 AGAPE结果 PROF PHD结果形式 以下拉框中所指定的输入格式将待测序列粘贴此提交栏 40 PredictProtein分析结果 41 PredictProtein分析结果 42 PredictProtein分析结果 43 PredictProtein分析结果 四 结构域分析 结构域是蛋白序列的功能 结构和进化单元分析方法序列比对 45 基本类型 折叠 折叠 折叠 折叠 模体 结构域数据库 模体 结构域数据库 48 序列提交框 InterProScan InterProScan http www ebi ac uk InterProScan 49 PictureView 50 InterPro蛋白家族信息 51 InterPro蛋白家族信息 52 InterPro蛋白家族信息 该家族蛋白在不同种类生物体中出现情况 其他家族与该家族的重叠情况 53 练习四 InterProScan http www ebi ac uk InterProScan 数据 C ZCNI shixi4 protein txt 五 蛋白质三维结构预测 55 蛋白质结构预测精度 同源建模法分析步骤 多序列比对与已有晶体结构的蛋白质序列比对确定是否有可以使用的模板序列相似度 30 序列相似度 30 结合功能 蛋白质一级序列 二级结构或结构域信息构建三维模型三维模型准确性检验Whatcheck程序Ramachandranplot计算检验手工调整多序列比对 重新拟和 构建新的模型 62 SWISS MODEL SWISS PdbView SWISS MODEL工具http www expasy ch swissmod SWISS MODEL html同源建模方法与PDB数据库已知结构的蛋白质序列比对进行预测 63 一步模式 比对模式 优化模式 64 主要参数 选项 65 输出结果 66 比对结果 67 模型评估 68 练习五 SWISS MODEL http www expasy ch swissmod SWISS MODEL html数据 C ZCNI shixi4 SWISS MODEL txt参考 http swissmodel expasy org course course index htm 常用蛋白质三维结构观察和修改工具 SWISS PdbViewer观察三维模型 SWISS PdbViewer工具http swissmodel expasy org spdbv 71 具有以下功能 1 使用同源建模的方法预测蛋白质结构 2 计算电荷分布 估算易受影响的表面 3 计算并显示不合理的原子接触 氢键 角度 4 人工编辑序列 如氨基酸突变 loop区域重建 旋转指定的化学键 并通过能量最小化 energyminimi