蛋白质结构分析及三维可视化

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蛋白结构可视化
课堂练习
1. 人类肌红蛋白(3rgk)和抹香鲸肌红蛋白(1mbn)差异比较 2.从数据库中下载感兴趣的pdb文件观察其蛋白结构模型
Pymol
• Pymol: python + molecule • 开源 • 产生高质量三维结构图像
❖ SCOP （Structural classification of proteins） 英国医学研究会（MRC）剑 桥分子生物学实验室开发的蛋白质结构分类数据库。包含描述蛋白质域 的家族、超家族、折叠、等级等信息。/scop
❖ /browse.jsp?datatype=Structure
结构预测
❖ 同源建模
已有同源序列的结构信息
❖ 从头预测 ❖ CASP(Critical Assessment of Techniques for
Protein Structure Prediction)
蛋白质结构数据库
❖ PDB Protein DataBank
❖ MMDB （Molecular Modelling DataBase），包含了从PDB获取的实验确 定的生物高聚物结构分子模型数据库
考虑氨基酸理化性质时注意的主要因素：侧链基团的大小， 和疏水性。常根据氨基酸侧链的疏水性进行分类
From wikipedia
❖ 蛋白质的生物功能由蛋白质的结构所决定
❖ 确定蛋白质结构方法:
实验方法
❖X-射线衍射 ❖核磁共振 ❖冷冻电镜
预测方法
❖同源建模 ❖从头预测
X射线衍射
❖ 测定蛋白质结构最精确的方法，目前80％已 知的结构是通过这种技术测定的
❖ 蛋白质溶液样品必须有足够高的浓度和纯度， 并在合适条件下形成晶体
❖ X-射线的波长为0.05~0.15nm，适合测量原子 间距离，蛋白晶体将X光衍射到探测装置，晶 体结构可以通过衍射图推导得到
核磁共振
❖ Nuclear magnetic resonance，NMR
❖ 将蛋白质溶液至于磁场中，通过测量溶液 中蛋白质指定原子共振之间的扰动来测定 核间距离，从中推测蛋白结构
Online version
❖ https://webchemdev.ncbr.muni.cz/LiteMol/
课程工具
❖ PYMOL ❖ 下载地址： ❖ /Download/download/protein_
structure/pymol/
1.Linux 2.win32(扩展名man改msi) 3.win64(扩展名man改msi) 4.mac
课程内容
❖ 蛋白质结构简介 ❖ 常见的蛋白质相关数据库 ❖ 三维结构可视化练习(PYMOL)
External GUI
Pymol GUI
Internal GUI
Names panel
Command line
Mouse matrix Movie controls
Other tips
❖ 调整输出图片的分辨率 Ray *,* ❖ 比对两个分子，action -> align ❖ 更改背景颜色，display -> background ❖ ……
❖ 测量的是原子核的相互作用，测定产生的 时原子核间距离的数据集
❖ 不需要复杂的蛋白质结晶过程，但是蛋白 质必须在接近于晶格中蛋白浓度的情况下 可溶，适用于分子量小于50kDa的蛋白质
冷冻电镜
❖ 冷冻电镜始于玻璃化，在此过 程中，蛋白质溶液迅速冷却， 以至于水分子来不及结晶，从 而形成对样品结构几乎没有破 坏的非结晶固体（这一过程称 为玻璃化）。随后，将根据颗 粒浓度、分布和取向来筛选样 品。接下来，将获取一系列图 像，并通过计算提取二维类。 最后，数据经过重构软件的处 理，生成准确、详细的亚细胞 和分子级复杂生物结构 3D 模 型。