同源建模详细讲解整理版

同源建模在线服务器
同源建模软件
图形化软件
• : 网址 • 非专业人士应用最为广泛的一个在线建模服务器。 • 特点：简单、自动化、对学术团队免费。
• :自动模式，可以称为是最傻瓜的方式 • 提交自己的氨基酸序列邮箱即可 • 适用：一致性较高时
邮箱 模型命名
氨基酸序列
登录号
• : 比对模式
报告内容
、同源建模的基础结构生物学 、蛋白质结构预测之同源建模 、同源建模的基本步骤 、同源建模常用软件介绍在线服务器 、同源建模常用软件介绍 、模型质量检测
、结构生物学
结构生物学是以生物大分子特定空间结构、结构的特定 运动与生物学功能的关系为基础，来阐明生命现象及其应用的 科学。
以生物大分子三级结构的确定作为手段，研究生物大分 子的结构与功能关系，探讨生物大分子的作用机制和原理作为 研究目的。
• 该软件由 开发，目前最新的版本是，可在下和运行，需要对应版 本的 （<）。完全免费。
• 主要功能包括：多聚体建模，二硫键建模，杂原子建模等(配体、 辅酶等)。自带一套模建结构后的优化、分析。
•！ • 该软件完全是命令行模式，操作相对复杂，可控制的地方多。
• 对于习惯于的我们来说，操作不太方便。 • 于是。。。 • 印度 大学的一位牛人 为其编写了一个界面，即为 。，目前最新版
• ：本部分主要需要的是拉氏图（ ），可下载格式、格式以及格式 。落在核心区允许区最大允许区的碱基百分比大于的模型质量很好 。
•>
• 值越高越好，一般高解析度的晶体结构该值可以达到，而对于解 析度一般的来说该值只能到左右。本例中的值为, 还需要继续优化 改进。
同源模建结果评价与改进策略
• 同源模建结果的评价 • 、 、、 、 • 的服务器包括了这五种常用的检测 • 其网址为： • 除外，也是一个常用的在线模型分析工具，其网址为：
• : 以中高分辨的晶体结构参数为参考，给出提交模型的一系列立体 化学参数（主链）。其输出的结果包括：拉氏图，主链的键长与键 角，二级结构图，平面侧链与水平面之间的背离程度等。
• 提交目标蛋白与模板蛋白的序列比对结果(等格式)
• 适用：、较高的相似性
•
、利用模式未必能找到最合适模板的情况
•
、使用者有目的的使用特定的模板蛋白
• (比如具有更为相似的活性位点结果，而不是更为相似的整体结 构)
邮箱 模型命名
比对后的序列
比对文件
• :项目模式 • 难以直接通过序列比对获得模板 • 需要人工插入调节(借助蛋白结构编辑软件) • 可以将前两种模式模建出的蛋白进行人为调整 • 适用：相似性不高
在理论上，足以获取其二级、三级结构。
• 、三级结构的保守型远远大于一级结构的保守型。 • 应用限制：模板蛋白和目标蛋白的序列一致性需要大于
同源建模的基本步骤
• 、模板蛋白搜索 • 数据库、(或) 、获取模板（一个或多个） • 、比对结果的校正 • 、主链生成 • 、环区建模 • 、模型优化 • 、合理性检测
• 截止，数据库已测结构的蛋白质，而该库中包含的一级序列有 。
• 通过实验测定的蛋白质结构远远不能满足研究需要，于是蛋白 质结构预测就成为研究结构生物学的一个有效手段。
蛋白质结构预测之同源建模
• 蛋白质结构预测方法： • 同源建模，折叠识别和从头计算。 • 同源建模基本原理： • 、一个蛋白质的结构由其氨基酸序列唯一的决定。由一级结构，
本为。
• 之后，又有 ， • *注： 图形用户界面（ ，）
、指定工作目录 、输入氨基酸序列 、加载模板信息（可指定加载某条链，可加载多模板） 、多重序列比对（可编辑比对结果） 、生成模型（自动建模，手工建模） 、优化模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ重序列比对
氨基酸序列
工作目录 提交模板序列
模型优化
模型生成
命令信息 显示窗口
加载模板 ②
（文件）
多重序列比对 ④
生成模型
⑤
模型名称
模型名称
模板对齐 ③
⑥ 模型优化
自动建模
手动建模
加载一个需要优化 的模型
优化的起始碱基 优化的结束碱基
手动建模后模 型的文件
加载优化的模型 自动优化模型
生成分子动力学轨 迹(用或打开查看)
绘制模型的能量图
()
模型质量检验 • 模型提交服务器（ ）进行检验
功能 作用机制 分子间互作
功能注释 确认功能位点
指导实验 验证功能
设计和改造 蛋白
药物靶标 设计
结构生物学主要研究方法
射线晶体衍射（）
多维核磁共振（ ）
晶体，准确度最高
高浓度水溶液 精确度≤
冷冻电子显微镜
细胞和细胞器
数据库
• 蛋白质数据库（ ）是一个生物大分子(如蛋白质和核酸)数据 库, 内容包括由全世界生物学家和生物化学家上传的蛋白质或 核酸的光晶体衍射或者核磁共振结构数据。
生物 多聚态
推测相互作用界面
晶体或高浓度 溶液中蛋白质
的四级结构
晶胞堆积
折叠
进化 关系
突变、单核苷酸及 保守残基的分布
蛋白质配体 复合物
三维结构
不同基团的 相关性
表面残基暴露 与分子构成
形态和静 电属性
抗原位点 及表面修
饰
配体和功能 位点
催化簇结构功能—催 化机制
缝隙（酶活 性位点）
总结来说
三维结构
•:
• *也可以下载本地安装包
• 评价：根据结果质量检验，该服务器应该是自动建模的软件里是结 果最详细的，二级结构、模型、配体结合位点等等。
• 缺点：计算结果时间比较长
•
结果需要进一步优化
： 同源二聚体建模 异源二聚体建模
识别可能的互作蛋白
•：
• 评价：自动建模预测服务程序，在目标模板比对这一步做出的结果 较好,且在预测序列与模板序列相似度差时有较好的模型预测效果 。
• :包含大量的检测项，可以针对提交的蛋白结构与正常结构之间的 差异，产生一个非常长而且详细的报告。
• : 计算 范围之内，不同原子类型对之间形成的非键相互作用的数目 （侧链）。原子按照、、进行分类，所以有六种不同的相互作用类 型：、、、 、 、 。得分＞比较好。
• :比较模型和氨基酸一级结构的关系，获得评价即可。
• : 与预先计算好的一系列标准体积之间的差别。用 来表示。作为一 个统计学值，可以显示模板蛋白质和待测蛋白之间的匹配程度，当 较低时，就意味着没有匹配搜索的结构
实例
• 以我研究的 的模型进行实例讲解：
数据库
寻找最合适模板 和（）
多模板建模
检测模型质 量
模型优化
再次检验模 型
① ② ③
贴入序列 ①