PDB数据库蛋白结构数据库简介

1、PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库数据库 PDB数据库蛋白结构数据库简介 1.简介简介 美国Brookhaven实验室1971年建立的大 分子结构数据库PDB 蛋白质晶体结构资蛋白质晶体结构资 料数据库料数据库 (Protein Data Bank)。 PDB数据库的维护由结构生物信息学研 究合作组织（Research Collaboration for Structural Bioinformatics, RCSB）负责。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 2.数据来源数据来源 通过实验（X射线晶体衍射，核磁共振， 电子显微镜方法等）测定的生物大分子的三 维结构。 主要是蛋白质的三维

2、结构，还包括核酸、 糖类、蛋白质与核酸复合物的三维结构。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 3.数据统计数据统计 截止2008年4月，PDB数据库已含有 50277 个结构数据，其中约93%是蛋白质的 结构。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 Other 包括包括 proteins nucleicacids complexes X-ray NMR Microscopy PDB数据库蛋白结构数据库简介 4.数据查询数据查询 PDB中的记录有唯一的PDB-ID，包括4 个字符串，可由大写字母AZ和数字09组 合而成。 PDB和它的镜像站点提供每个PDB记录 的查询，可按

3、一些专门的查询项目（如提交 数据、作者姓名、结构表达）进行检索。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 例例1：查询：查询“PDB ID = 2ITY ”的结构数据的结构数据 (1)登陆PDB网站 (2)在上方的搜索栏选中“PDB ID or keyword ” ，在文本框中输入“2ITY ”，单 击Site Search按钮，出现结果。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 数据查看：数据查看： (3)分别单击标签Biology & Chemistry生物学和化学， Materials & Methods材料

4、和方法，Sequence Details细 分序列，Geometry几何形态，观察数据信息。也可以 单击Help查看帮助文件。 (4)回到Structure Summary组织摘要，标签，在右侧的 Images and Visualization区域可以观察蛋白的三维结构， 可以单击KiNG，Jmol，WebMol等查看三维结构。 (5)单击左侧目录中的Download Files下载不同格式和内容 的文件；或下载FASTA序列文件；也可单击1adz 右侧 的Download PDB file 图标下载PDB文件(1adz.pdb)。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库

5、简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 例例2：查询：查询“人人calmodulin (钙调素蛋白：一种钙结钙调素蛋白：一种钙结 合蛋白合蛋白)” (1)登陆PDB网站 (2)单击Advanced search将Structure Title 限制为 human和calmodulin 单击Evaluate Query (3)得到多个结构数据，其中“PDB ID = 1GGZ”的搜 索结果最符合要求，是人上皮细胞中的钙调素样 蛋白，单击此ID，进入1GGZ的具体界面。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 5

6、.数据结构数据结构 PDB中对于每一个结构记录，包含名称、 参考文献、序列、一级结构、二级结构和原 子坐标等信息。 每条记录有两种序列信息，一种是显式 序列信息(explicit sequence)，一种是隐式序列 信息(implicit sequence)。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 在PDB文件中，以关键字SEQRES作为显 式序列标记，以该关键字打头的每一行都是 关于序列的信息；PDB的隐式序列即为立体 化学数据，包括每个原子的名称和原子的三 维坐标。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDBPDB数据库的详细字段说明如下：数据库的详细字段说明如下： HEADER分子类，公布日期，I

7、D号 OBSLTE注明该ID号已改为新号 TITLE说明试验方法类型 CAVEAT可能的错误提示 COMPND化合物分子组成 SOURCE化合物来源 KEYWDS关键词 EXPDTA测定结构所用的试验方法 PDB数据库蛋白结构数据库简介 AUTHOR结构测定者 REVDAT修订日期及相关内容 SPRSDE已撤销或更改的相关记录 JRNL发表坐标集的文献 REMARK 1有关文献 REMARK 2最大分辨率 REMARK 3用到的程序和统计方法 REMARK 4其他注解 DBREF其他序列库的有关记录 SEQADVPDB与其它记录的出入 PDB数据库蛋白结构数据库简介 SEQRES残基序列 MO

8、DRES对标准残基的修饰 HET非标准残基 HETNAM非标准残基的化学名称 HETSYN非标准残基的同义字 FORMUL非标准残基化学式 HELIX螺旋 SHEET折叠 TURN转角 SSBOND有二硫键存在 PDB数据库蛋白结构数据库简介 LINK残基间化学键 HYDBND氢键 SLTBRG盐桥 CISPEP顺势残基 SITE特性位点 CRYST1晶胞参数 ORIGXn直角PDB坐标 SCALEn直角部分结晶学坐标 MTRIXn非晶相对称 TVECT转换因子 PDB数据库蛋白结构数据库简介 MODEL多亚基时显示亚基号 ATOM标准基团的原子坐标 SIGATM标准差 ANISOU温度因子

9、SIGUIJ各种温度因素导致的标准差 TER链末端 HETATM非标准基团原子坐标 ENDMDL亚基结束 CONECT原子间的连通性有关记录 MASTER版权拥有者 END文件结束 PDB数据库蛋白结构数据库简介 6.结构模型显示软件结构模型显示软件 RasMol RasMol是一个进行分子三维立体结构显示 的软件，可以非常方便地观察蛋白质、核酸以 及一些小分子的三维结构，并在自己的个人电 脑上，以各种模式、各种角度，甚至按照自己 的意愿旋转，观察此分子的微观三维立体结构， 进而了解化合物分子结构和各种微观性质与宏 观性质之间的定量关系。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 例如：在例如：在Ras

10、Mol软件下观察软件下观察1GGZ.pdb结构结构 (1)下载并安装RasMol （ ） (2)单击开始程序RaswinRaswin，运行RasMol。 (3)当运行RasMol时，程序首先打开具有黑色背景的主窗口 （显示窗口），同时也会打开另一个窗口，其背景色是白 色的，被称作“命令行窗口”。初始运行时，命令行窗口 通常为最小化状态，用ALT+TAB键切换，即可打开该窗口， 在主显示窗口的菜单中的任何选择和操作，均可在此窗口 中输入命令行实现。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 (4)单击RasMol主菜单上的“”载入“人上皮细胞 calmodulin样蛋白”的结构数据(即1GG

11、Z.pdb)。 (5)蛋白质分子的外观立体结构观察： 利用RasMol主菜单上的“Display”命令中的不同显 示模式来变换分子的三维立体结构的外观。 (6)蛋白质分子的外观立体结构的颜色显示模式： 利用主菜单上的“Colours”命令来选择不同的颜色 显示模式，以进一步更直观、清晰地展示所要观察 的分子的立体结构。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 (7)蛋白质分子三维结构的选择性显示： RasMol主菜单中的“Display”和“Colours”命令主要 用于分子的正常显示，在主菜单上还有一个 “Options”选项命令，可以进行一些非正常的显示。 (8)蛋白质分子三维结构的旋转显示： 鼠

12、标点击窗口右方与下方的滚卷条，将以X轴或Y轴旋转。 将鼠标移至主屏幕区，按住鼠标左键，移动鼠标，就可以任意 旋转此分子。按住Shift键，同时按住鼠标的右键，移动鼠标，即可 实现以Z轴旋转。 通过命令行方式。 (9)蛋白质三维立体结构图像的输出 PDB数据库蛋白结构数据库简介 4.3.2 MMDB数据库数据库 1.简介简介 分子模型数据库MMDB (Molecular Modeling Database)是一个关于三维生物分子结构的数据库， 是美国生物技术信息中心(NCBI)所开发的生物信息 数据库集成系统Entrez的一个部分。 MMDB是来源于PDB三维结构的一部分， MMDB重新组织和验

13、证了这些信息，从而保证在化 学和大分子三维结构之间的交叉参考。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 2.查询查询 (1)登陆网站http:/ (2)在文本框中输入“1ggz”(或者右下角的 PDB/MMDB Code文本框中 )，单击Go按 钮，显示查询结果。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 家族构成 3D大分子结构保守区域数据库 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 3.三维结构显示程序三维结构显示程序 Cn3D Cn3D是MMDB一个配套的三维结构显 示程序，它具有可靠的显示三维数据库结构 的能力。图像以动画形式显示，用户可以旋 转或缩放结构，也可以用条带图、空间结构

14、 图、热能分布图等方式来显示，掌握分子结 构的不同功能 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 (1)在刚才的查询结果页,单击左侧结构图下方的View options，展开选项。 (2)Tasks选择Save File，Program选择Cn3D，Drawing 选择Backbone。 (3)在结构图上单击，下载文件3 。 (4)下载并安装Cn3D软件。 (5)开始程序NCBICn3DCn3D4.1 注：MMDB采用ASN.1的记录格式，而非PDB格式。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构

15、数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 4.3.3 SCOP数据库数据库 1.简介简介 蛋白质结构分类数据库SCOP (Structural Classification of Proteins)的目标是提供关于已 知结构蛋白质之间的结构和进化关系的信息， 所涉及的蛋白质包括结构数据库PDB中的所 有条目。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 SCOP数据库除了提供蛋白质结构和进化 关系信息外，对于每一个蛋白质还包括下述 信息：到PDB的链接，序列，参考文献，结 构的图像等。 SCOP的结构分类主要是通过人工来完成 的，通过图形显示器观察和比较蛋白质结构， 并借

16、助于一些软件工具进行分析。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 2.分类的层次结构分类的层次结构 (1)家族： 具有明显进化关系的蛋白质聚集到一个家 族中，意味着两个蛋白质之间的等同氨基 酸残基数超过30%。然而，在某些情况下， 虽然两个蛋白质序列不相似，但它们具有 相似的结构和相似的功能，表明属于同一 个家族。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 (2)超家族： 超家族中的成员具有远源进化关系，具有 共同的进化源。 (3)折叠： 无论有无共同的进化起源，只要具有相同无论有无共同的进化起源，只要具有相同 排列和拓扑结构的主要二级结构，即将蛋排列和拓扑结构的主要二级结构，即将蛋 白质分类为具有相同的折叠

17、白质分类为具有相同的折叠。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 3. SCOP查询查询 (1)网址：网址：/ (2)单击单击 top of the hierarchy SCOP首先从总体上将蛋白质进行分类，例如全 型，全型，以平行折叠为主的/型，以反平行 折叠为主的+型 等。 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 PDB数据库蛋白结构数据库简介 例如： SCOP1.73版本有46456个全型蛋白质，该结构类 型下有258个折叠类。在这258个折叠类中的第一 个超家族是类球蛋白；类球蛋白又包含4个家族， 其中第一个家族包含6个结构域；每个结构域下面 有很多蛋白质成员。 也可以直接利用查找工具，查找特定的蛋白质也可以直接利用查找工具，查找特定的蛋白质1GGZ1