蛋白质结构与功能预测课件

基于实验经验值的计算机分析方法
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工具
AACompldent
Compute pI/Mw ProtParam
PeptideMass SAPS
蛋白质理化性质分析工具
网站
备注
利用未知蛋白质的氨基酸组 成确认具有相同组成的已知 蛋白 计算蛋白质序列的等电点和 分子量
对氨基酸序列多个物理和化 学参数（分子量、等电点、 吸光系数等）进行计算
• Protparam 工具 http://
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
……
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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/TrEMBL AC号(accession number)
• 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）
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工具 DAS
HMMTOP
SOSUI TMAP TMHMM TMpred
TopPred
常用蛋白质跨膜区域分析工具
网站
备注
用 Dense Alignment Surface （DAS）算法来预测无同源 家族的蛋白跨膜区 由Enzymology研究所开发的 蛋白质跨膜区和拓扑结构预 测程序 由Nagoya大学开发一个具有 图形显示跨膜区的程序 基于多序列比对来预测跨膜 区的程序 基 于 HMM 方 法 的 蛋 白 质 跨 膜区预测工具 基 于 对 TMbase 数 据 库 的 统 计分析来预测蛋白质跨膜区 和跨膜方向 是一个位于法国的蛋白质拓 扑结构预测程序
蛋白质结构与功能预测
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实习课程内容
实习一
基因组数据注释和功能分析
基因组学
实习二
核苷酸序列分析
系
实习三
芯片的基本数据处理和分析
转录物组学
统 生
实习四
蛋白质结构与功能分析
物
实习五
蛋白质组学数据分析
学 蛋白质组学
实习六
系统生物学软件实习
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2
DNA sequence Protein sequence
蛋白质三维结构模拟
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蛋白质结构预测过程
蛋白质理化性质 和一级结构
ORF翻译 蛋白质序列
实验数据
数据库搜索
结构域匹配
已知结构的 同源蛋白？
有
同源 建模
无 二级
结构预测
有
串线法
三维结构模型
可用的折 叠模型？
无
从头 预测
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5
ExPASy（Expert Protein Analysis System）Tools （）
• 如果分析新序列：
• 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
打开protein.txt，
将蛋白质序列
粘贴在搜索框中
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输出结果
• 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号—分不同的功能域肽段
功能域
用户自定义区段
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氨基酸数目 相对分子质量
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二、蛋白质跨膜区分析
(a)-Type I membrane protein
(b)-Type II membrane protein
(c)-Multipass transmembrane proteins
(d)-Lipid chain-anchored membrane proteins
计算相应肽段的pI和分子量
利用蛋白质序列统计分析方 法给出待测蛋白的物理化学 信息
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AACompIdent PeptideMass
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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：
Protein structure
Protein function
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3
蛋白质序列分析主要内容
蛋白质序列分析
蛋白质一级序列
蛋白质二级结构 蛋白质超二级结构 蛋白质三级结构
蛋白质基本理化性质分析 蛋白质亲疏水性分析 跨膜区结构预测 翻译后修饰位点预测 蛋白质二级结构预测
蛋白质序列信号位点分析 蛋白质结构域分析
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跨膜蛋白序列“边界”原则 -Landolt Marticorena et al.,
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）
数据： C:\ZCNI\shixi4\protein.txt
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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
理论 pI 值
氨基酸组成
返回结果
正/负电荷残基数
学习交流PBaidu NhomakorabeaT
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原子组成
分子式 总原子数 消光系数
半衰期
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不稳定系数
脂肪系数 总平均亲水性
<40 stable >40 unstable
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练习一：Protparam
数据：C:\ZCNI\shixi4\protein.txt
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课程安排
• 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：PredictProtein Server
• 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
(e)-GPI-anchored membrane pro学t习ei交n流sPPT
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蛋白质跨膜区特性
• α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