同源建模ppt课件

段匹配和空间限制。
模板选择和 序列比对
确定是否有可 以使用的模板
序列相似度>30% 序列相似度<30%，结合功 能，蛋白质一级序列、二 级结构或结构域信息
构建三 维模型
三维模型准 确性检验
手工调整多序列 比对，重新拟和， 构建新的模型
立体化学： Whatcheck 程序 Procheck程序 3D-1D Profile 主要是计算残基与周围三维环 境的适应性，借用蛋白质反相 折叠计算方法 Ramachandran plot计算检验
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开始
同源性对比
选择模板
靶序列与模板结构 进行比对 使用模板结构的信 息建立靶序列的模型
评价模型
模型 满意？
结束
同源建模流程图
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棒状模型
球棍模型
填充模型
飘带模型
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同源模建确定一对柔性分子相应功能团可能的空间取向 分子式：pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH
同源建模
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目录
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同源建模概述及原理
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同源建模的步骤
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同wk.baidu.com建模的评价
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同源建模的应用
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同源建模的展望
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同源建模概述及原理
同源建模是使用
与目标序列同源的 某一蛋白质的实验 结构作为模板，对 目标序列进行三维 结构的预测。
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同源建模概述及原理
使用这种方法有两个前提条件：
首先，目标序列的同源蛋白质中某一个或者几个结构已经被解析(x射线或者 NMR结构均可)； 其次，目标序列与该蛋白质的同源性足够高，一般50％以上的同源性能够得 到比较合理的构象。
首先用目标序列的片段搜索旋 转异构体数据库得到相似的片 段,再从数据库中提取侧链的 空间取向,在此基础上构建这 段片段的侧链结构。最后利用 能量最小化原理进行优化,使 目标蛋白质的侧链基团处于能 量最小的位置,即具有稳定的 构象。
整体结构模型的优化
同源建模得到的结构模型通常含有一些不合理的原子间接触,需要 用分子力学、分子动力学和模拟退火等方法消除不合理的接触。
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Thank You！
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• 厦门银祥集团有限公司张志刚 应用同源建模的方法，对耐热 β-半乳糖苷酶的三维结构分子 模型进行了成功构建 Model-1更接近于该蛋白酶的真 实的空间构象
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总结和展望
同源建模对于诠释蛋白质序列、结构和功能之间的关系至关重 要。 同源建模应用广泛，但仍有一些局限，其准确性依赖于模板的 质量和关键步骤的准确性。 同源建模目前的挑战仍然在与结构模型的优化，既需要寻找更 合理的优化方法来使模型接近真是结构而不是模板结构。
原理是序列相似则结构相似,即存在同源关系的两条序列具有相似的结构。 特点同源建模是目前从序列预测结构的最切实可行、应用最广泛的一种方
法。
工具SWISS-MODEL， CPH models
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同源建模法分析步骤
搜寻出已知结构的同源 蛋白质作为模板, 与已 有晶体结构的蛋白质序 列比对。
用来建立模型的方法主要 有三种——序列拼接、片
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主链结构的建模
构建三维模型
环区的建模
侧链的建模和优 化
主链建模主要是根据结构保 守区将模板结构的坐 标拷贝到目标中,从而构建目 标基本的主链骨架。再 调整目标结构中主链各个原 子的位置,使主链骨架的
构象符合立体化学原则。
环区的建模可以看作短片段
蛋白质结构预测的问题。目 前主要有两大类方法:一类是 用从头预测,即根据物理化学 和量子化学原理来预测能量 最低的稳定结构;另一类是基 于已知环区结构的同源建模。
模 板 加模板
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同源建模的评价
RMSD
是评价最普遍的标 准，它是目标蛋白 与模板蛋白结构之 间对应原子间的均 方差。
PROSA
是模型能量方面的 评价，用于评价每 个残疾之间的相互 作用是否在一个合 理的范围内。
Verify3D
比较模型和氨基酸 一级结构的关系
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同源建模的应用举例
• 上海交通大学生命科学与技术 学院生物信息学实验室魏冬青 教授课题组就运用这种方法对 细胞色素酶cYP450家族的许多 成员进行了同源建模，并以此 为基础开展了一系列的酶催化 机理、药物设计等相关的研究 工作。
另外一个挑战在于过度依赖“序列相似，结构相似”的规则， 有些蛋白质序列差异大结构却相似，需要分辨这样的“特例”
随着计算机硬件和预测方法的发展，同源建模将会在蛋白质设 计和计算机辅助药物设计等方面应用广泛。在后基因组时代，蛋 白质结构同源建模将起着关键桥梁作用，是基因组、蛋白质组等 信息应用于生物工程中。