07第七章 蛋白质性质和结构分析.2012.05.14.1712

第七章蛋白质性质和结构分析主要内容：为什么要进行蛋白质性质和结构的预测？蛋白质一级结构分析蛋白质二级结构分析蛋白质三级结构分析蛋白质的跨膜区段分析保守结构域的分析本章重点难点：蛋白质化学性质和结构预测分析的基本方法。为什么要进行蛋白质性质、结构的预测！蛋白质虽然是线性排列的氨基酸组成，但是只有折叠成特定的空间结构才能具有相应的活性和生物学功能。了解蛋白质的空间结构有利于认识蛋白质的功能，有利于认识其功能是如何执行的，所以认识蛋白质的结构对于生物学研究是非常重要的。蛋白质序列增长非常快，结构信息增长非常慢。目前，获取蛋白质结构信息一般用X晶体衍射法、核磁共振等——耗时、耗人力、技术需求高。X晶体衍射法：研究蛋白质结构最有效的方法，精度非常高，缺点是晶体难培养，测定周期长。核磁共振可直接测定蛋白质在溶液中的构象，但样品需求量大，纯度要求高，测定蛋白质的分子量不能超过20000。要想尽快弄清生命活动的规律，不能等待蛋白质测定的实验结果，要发展蛋白质结构的理论分析方法。蛋白质结构预测可以帮助我们理解蛋白质的功能和作用机制。因为许多药物选择性地结合靶蛋白，蛋白质结构的知识可以帮助我们设计合理的药物。蛋白质结构预测基础——序列决定结构：蛋白质可以自发地折叠成它们的天然结构，特别是结构简单的蛋白质小分子。蛋白质预测现状：不同的方法采用不同的算法，得到的结果可能不同一种方法可能对某个特定实例很合适，而对另一个可能完全不对。总体上看，预测准确率有待提高，但预测结果仍然能提供许多结构信息，尤其是对一个结构未知的蛋白质。预测方法中，假定蛋白质的二级结构主要是由邻近碱基间短程相互作用所决定的蛋白质预测准确度不高的原因：现有的预测方法无法考虑氨基酸残基间的长程相互作用。已知的蛋白质晶体结构数据还不够多。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分析蛋白质的功能许多生物信息学网站具有分析蛋白质性质和结构的软件一级结构：氨基酸的排列顺序二级结构：主要由氢键维系的结构（α-helix、β-sheet等）三级结构：二级结构进一步折叠形成的结构域ExPASy(ExpertProteinAnalysisSystem)SwissInstituteofBioinformatics(SIB)的分析工具蛋白质序列分析蛋白质性质分析蛋白质结构分析2－DPAGE(polyacrylamidegelelectrophoresis)分析（一）分析蛋白质的一级结构一级结构：蛋白质的氨基酸序列分析内容蛋白质的氨基酸组成等电点（pI）分子量（molecularweight,Mw）疏水性（hydrophobicity）其它1.分析蛋白质的pI、Mw、氨基酸组成ExPASy主页选择Primarystructureanalysis在“Primarystructureanalysis”栏目选择“ProtParam”分析软件在ProtParam主页()粘贴序列进行分析蛋白质的pI、Mw、氨基酸组成、消光系数、半衰期、稳定系数等2.分析蛋白质的疏水性ExPASy主页选择Primarystructureanalysis在“Primarystructureanalysis”栏目选择“ProtScale”分析软件在ProtScale主页()粘贴序列、选择分析方法蛋白质的亲水和疏水性分析结果，有图形显示的分析结果（亲水用负值表示、疏水用正值表示）3.分析蛋白质的重复序列（模块)在“Primarystructureanalysis”栏目选择“REP”分析软件在REP主页(~andrade/papers/rep/search.html)粘贴序列，点击“Searchforrepeats”分析结果XA26-LRR(leucine-rich-repeat)LxxLxxLxxLxLxxNxLxGxIPxx（二）分析蛋白质的二级结构二级结构：主要是氢键维持的结构－螺旋（-helix）弯（turn）－折叠（-sheet）strandsheet襻（loop）（三）分析蛋白质的三级结构1.根据已知蛋白质结构推测未知蛋白质结构BLAST检索在蛋白质结构数据库（PDB）中检索同源蛋白质的结构ExPASy主页选择tertiarystructuretools2.通过分子建模（molecularmodeling）分析蛋白质三维结构分析复杂适用于专业人员在“tertiarystructureprediction”栏目选择一个分析工具，email服务（四）分析膜蛋白质膜蛋白种类膜镶嵌蛋白质膜附着蛋白质膜蛋白的跨膜区一般形成－螺旋膜附着蛋白质的形成形成膜镶嵌蛋白质内质网腔中的部分蛋白被剪切与膜脂分子（如GPI，糖基磷脂酰肌醇）连接跨膜区滞留在脂质双层中预测蛋白质的跨膜区ExPASy主页选择Post-translationalmodificationandtopologyprediction在“Topologyprediction”栏目选择“SOSUI”分析工具在SOSUI主页选择分“SOSUI()”分析软件在SOSUI：Submitaproteinsequence网页粘贴序列分析结果其它分析软件DAS：分析原核生物蛋白质的跨膜结构Tmpred：分析蛋白质的跨膜结构和在膜上的方向（五）分析蛋白质的翻译后修饰1.分析信号肽及其剪切位点信号肽序列的特征20－35个氨基酸富含疏水氨基酸的片段至少有一个带正电荷的氨基酸2.分析糖链连接点糖链连接方式O－连接：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸的羟基N－连接：天门冬酰氨的酰氨基（六）分析蛋白质的亚细胞定位线粒体蛋白质内质网蛋白质高尔基复合体蛋白质溶酶体蛋白质过氧化物酶体蛋白质细胞核蛋白质ExPASy主页选择Post-translationalmodificationandtopologyprediction在“Topologyprediction”栏目选择“PSORT”软件分析蛋白质在细胞中的定位在PSORT网页()选择分析方法，如选择PSORTforplantsequence点击“PSORTPrediction”，选择物种，粘贴序列分析结果对大麦Mlo基因（Z83834）编码的蛋白质进行相关分析。（七）上机操作