蛋白质跨膜区特性跨膜蛋白序列

(e)-GPI-anchored membrane proteins
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蛋白质跨膜区特性
典型的跨膜螺旋区主要是由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/疏水量和蛋白质跨膜区每个氨基酸的统 计学分布偏好性。
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)
如果分析新序列：
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 等电点（pI）
氨基酸组成 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
基于实验经验值的计算机分析方法
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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
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
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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ProtParam工具
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：
Protparam 工具 http://www.expasy.org/tools/protparam.html
蛋白质结构与功能预测
DNA sequence Protein sequence Protein structure Protein function
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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
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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
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蛋白质理化性质分析工具
工具
AACompldent
网站
http://expasy.org/tools/aacomp/
Compute pI/Mw http://expasy.org/tools/pi_tool.html
ProtParam
http://expasy.org/tools/protparam.html
数据：C:\ZCNI\shixi4\protein.txt
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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
proteins in water measured at 280 nm: Ext(Tyr) = 1490, Ext(Trp) = 5500, Ext(Cystine) = 125
Absorb(Prot) = E(Prot) / Molecular_weight
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不稳定系数
脂肪系数 总平均亲水性
<40 stable >40 unstable
注意：ProtParam没有考虑蛋白质翻译后修饰、蛋白质多 聚体等情况，故用户在预测和分析此类特定蛋白质的基本 理化性质时需要仔细审视反馈结果。
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练习一：ProtParam
http://www.expasy.org/tools/protparam.h tml
蛋白质序列信号位点分析 蛋白质结构域分析
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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ExPASy（Expert Protein Analysis System）Tools （http://expasy.org/tools/）
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Fra Baidu bibliotek列
粘贴在搜索框中
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氨基酸数目 相对分子质量 理论 pI 值
氨基酸组成
返回结果
正/负电荷残基数
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原子组成 分子式
总原子数 消光系数
半衰期
E(Prot) = Num(Tyr)*Ext(Tyr) + Num(Trp)*Ext(Trp) + Num(Cystine)*Ext(Cystine)
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跨膜蛋白序列“边界”原则
胞外末端：Asp（天冬氨酸）、Ser（丝氨酸）和Pro （脯氨酸）
胞外-内分界区：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） 胞内-外分界区：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）
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
PeptideMass SAPS
http://expasy.org/tools/peptide-mass.html
http://www.isrec.isbsib.ch/software/SAPS_form.html