蛋白质结构与功能

蛋白质结构与功能

Cao Yang

2015.4.23.

蛋白质功能与结构的主要类别－－结合

历史上得到一个蛋白质的晶体结构（1962）：肌红蛋白（Myoglobin）(PDB: 1a6k)

蛋白质功能与结构的主要类别－－结合

TATA binding protein (PDB: 1tgh)

蛋白质功能与结构的主要类别－－催化

DNA聚合酶(DNA polymerase PDB:3pw0)

蛋白质功能与结构的主要类别－－催化

(HIV protease PDB:1a8k)

(Ras

off and on PDB: 1pll and 121p)

蛋白质功能与结构的主要类别－－分子

开关

Motifs

•常见的二级结构简单组合

•又称为超二级结构

•可能具有功能(e.g. DNA binding)•可能没有功能

Helix-loop-helix motifs DNA binding motif Calcium binding motif

The hairpin βmotif

•反平行β折叠＋回弯（loop）

•The hairpin motif can occur both as an isolated unit or as

a part of bigger βsheet

Bovine trypsin inhibitor Snake venom-erabutoxin

The Greek key motif •最常见的四条反平行 折叠模式

The β-α-βmotif

•连接两个平行β折叠的常见方式

•β-α-βmotif is a part of almost all proteins, containing a paralel beta sheet

Domains

•能自身折叠成稳定三维结构的肽段，通常具有疏水核心

•由一些简单的motif和二级结构单元组成•有的蛋白有多个domain，一般每个domain 都有独立的功能

Example of proteins with several domains -lac repressor

hinge helix

Helix-turn-helix domain (binds to

DNA)

Core domain, containing two subdomains, which in turn contain several motifs (binds ligand) C-terminal helix

(tetramerization)

Protein Domain Databases /Structure/cdd/cdd.shtml

蛋白质分析

蛋白质一级序列

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

卷曲螺旋预测

翻译后修饰位点预测蛋白质二级结构

蛋白质二级结构预测

蛋白质序列信号位点分析蛋白质超二级结构蛋白质结构域分析

蛋白质三级结构蛋白质三维结构模拟蛋白质分类蛋白质家族分析

蛋白质理化性质分析•Protparam工具

/tools/protparam.html 计算以下物理化学性质：

•相对分子质量理论pI值

•氨基酸组成原子组成

•消光系数半衰期

•不稳定系数脂肪系数

•总平均亲水性

蛋白质亲疏水性分析

•疏水作用是蛋白质折叠的主要驱动力•分析蛋白质氨基酸亲疏水性是了解蛋白质折叠的第一步

•氨基酸疏水分析为蛋白质二级结构预测提供佐证

•可用于分析蛋白质相互作用位点-抗原位点预测

蛋白质亲疏水性分析

•ProtScale工具

/tools/protscale.html

•氨基酸标度

–表示氨基酸在某种实验状态下相对其他氨基酸在某些性

质的差异，如疏水性、亲水性等

•收集56多个文献中提供的氨基酸标度

•默认值以Hphob. Kyte& Doolittle做疏水性分析

•特异性氨基酸标度，如Hopp& Woods（1981）针对抗原片段定位；Accessible residues（1979）针对氨基酸溶剂可及性定位；Chou & Fasman（1978）针对氨基酸二级结构疏水性分析

•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

•/software/TMPRED_form.html •http://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/ 蛋白质跨膜区分析

蛋白质卷曲螺旋域分析

•两股或两股以上α螺旋相互缠绕而形成超螺旋结构

•典型的有亮氨酸拉链，存在7残基重复结构（heptad repeat)，以a，b，c，d，e，f，g位置表示，其中a和d位置为疏水性氨基酸，而其他位置残基为亲水性

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•

COILS-

/software/COILS_form.html

•PEPCOIL-

http://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/pepcoil.html 蛋白质卷曲螺旋域分析