1、DNA sequence,Protein sequence,Protein structure,Protein function,蛋白質序列分析主要內容,ExPASy（Expert Protein Analysis System）Tools（/tools/）,蛋白質理化性質是蛋白質研究的基礎 蛋白質的基本性質： 相對分子質量 氨基酸組成 等電點（PI） 消光系數 半衰期 不穩(wěn)定系數 總平均親水性 實驗方法： 相對分子質量的測定、等電點實驗、沉降實驗 缺點：費時、耗資 基于實驗經驗值的計算機分析方法,1.蛋白質基本理化性質分析,基于一級序列的組分分析 氨基酸親疏水

2、性等分析為高級結構預測提供參考 Expasy 開發(fā)的針對蛋白質基本理化性質的分析： Protparam 工具 /tools/protparam.html,相對分子質量 氨基酸組成 等電點（PI） 消光系數 半衰期 不穩(wěn)定系數 總平均親水性 ,蛋白質理化性質分析工具,AACompIdent,PeptideMass,蛋白質理化性質分析,Protparam 工具 /tools/protparam.html 計算以下物理化學性質： 相對分子質量 理論 pI 值 氨基酸組成 原子組成 消光系數 半衰期 不穩(wěn)定系數 脂肪系數

3、總平均親水性,主要選項/參數,序列在線提交形式： 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL數據庫中序列 直接填寫Swiss-Prot/TrEMBL AC號(accession number) 如果分析新序列： 直接在搜索框中粘貼氨基酸序列,輸入Swiss-Prot/TrEMBL AC號分不同的功能域肽段,輸出結果,點擊不同功能域或是以直接粘貼氨基酸序列的方式得到以下結果,正/負電荷殘基數,13,原子組成,分子式,總原子數,不穩(wěn)定系數,脂肪系數,總平均親水性,40 unstable,(a)-Type I membrane protein (b)-Type II membrane protein

4、 (c)-Multipass transmembrane proteins (d)-Lipid chain-anchored membrane proteins (e)-GPI-anchored membrane proteins,蛋白質親疏水性/跨膜區(qū)分析,蛋白質親疏水性分析,疏水作用是蛋白質折疊的主要驅動力 分析蛋白質氨基酸親疏水性是了解蛋白質折疊的第一步 氨基酸疏水分析為蛋白質二級結構預測提供佐證 可用于分析蛋白質相互作用位點-抗原位點預測（預測準確率達56%） 是分析蛋白質跨膜區(qū)重要一步,螺旋跨膜區(qū)主要是由20-30個疏水性氨基酸（Leu、Ile、Val、Met、Gly、Ala等）組成

5、 親水殘基往往出現在疏水殘基之間，對功能有重要的作用 基于親/疏水量和蛋白質膜區(qū)每個氨基酸的統(tǒng)計學分布偏好性量 TMpred- /software/TMPRED_form.html SOSUI- http:/bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/,蛋白質跨膜區(qū)分析,常用蛋白質跨膜區(qū)域分析工具,TMHMM,ProtScale工具 /tools/protscale.html 氨基酸標度 表示氨基酸在某種實驗狀態(tài)下相對其他氨基酸在某些性質的差異，如疏水性、親水性等 收集56多個文獻中提供的氨基酸標

6、度 默認值以Hphob. Kyte & Doolittle做疏水性分析 特異性氨基酸標度，如Hopp & Woods（1981）針對抗原片段定位；Accessible residues（1979）針對氨基酸溶劑可及性定位；Chou & Fasman （1978）針對氨基酸二級結構疏水性分析,蛋白質親疏水性分析,主要選項/參數 序列在線提交形式： 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL數據庫中序列 直接填寫Swiss-Prot/TrEMBL AC號(accession number) 如果分析新序列： 直接在搜索框中粘貼氨基酸序列,是否歸一化,輸出結果 輸入Swiss-Prot/TrEMBL

7、 AC號分不同的功能域肽段,所用氨基酸標度信息,分析所用參數信息,輸出結果,跨膜區(qū)分析,TMpred工具：/software/TMPRED_form.html 預測跨膜區(qū)和跨膜方向 依靠跨膜蛋白數據庫Tmbase,主要參數/選項,序列在線提交形式： 直接貼入蛋白序列 填寫SwissProt/TrEMBL/EMBL/EST的ID或AC,輸出結果,包含四個部分 可能的跨膜螺旋區(qū) 相關性列表,跨膜拓撲模型及圖示,SOSUI工具： - http:/bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/ 以圖形方式返回結果，需要Java Applet程序

8、,輸入氨基酸單字母,運行,平均疏水值,預測的跨模螺旋區(qū)域,兩種跨膜Helix,預測區(qū)域的螺旋示意圖,平均疏水值,預測的跨模螺旋區(qū)域,兩種跨膜Helix,32,親疏水輪廓,跨膜蛋白序列“邊界”原則 -Landolt Marticorena et al., 1993,胞外末端Asp、Ser和Pro 胞外-內分界區(qū)域Trp 跨膜區(qū)Leu、Ile、Val、Met、Phe、Trp、Cys、Ala、Pro和Gly 胞內-外分界區(qū)域Tyr、Trp和Phe 胞內末端Lys和Arg,兩股或兩股以上螺旋相互纏繞而形成超螺旋結構 存在于多種天然蛋白質中，如轉錄因子、結構蛋白、膜蛋白中，在生物體內執(zhí)行著代謝調控、分子

9、運動、膜通道、分子識別等重要的生物功能，,36,蛋白質卷曲螺旋域分析,典型的有亮氨酸拉鏈，存在7殘基 重復結構（heptad repeat)，以a，b， c，d，e，f，g位置表示，其中a和d位置為疏水性氨基酸，而其他位置 殘 基為親水性,COILS- /software/COILS_form.html PEPCOIL- http:/bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/pepcoil.html,蛋白質卷曲螺旋域分析,蛋白質卷曲螺旋預測工具,COILS- /softw

10、are/COILS_form.html COILS蛋白質卷曲螺旋預測方法基于Lupas算法，是目前主流的卷曲區(qū)域預測算法 一般滑動窗口的大小采用7的倍數,蛋白質卷曲螺旋分析,選擇滑動窗口大小,選擇打分矩陣和權重,選擇輸入格式，選擇“SwissProtID or AC”,查詢內容，輸入“GO45_HUMAN”,圖形結果,蛋白質二級結構預測,基本的二級結構 螺旋，折疊， 轉角，無規(guī)則卷曲（coils）以及模序（motif）等蛋白質局部結構組件 分析方法： 基于統(tǒng)計和機器學習方法進行預測 Chou-Fasman算法 GOR算法 多序列列線預測 基于神經網絡的序列預測 基于已有知識的預測方法 （kno

11、wledge based method） 混合方法（hybrid system method）,蛋白質二級結構分析工具,蛋白質二級結構分析工具（續(xù)）,蛋白質二維結構預測,PredictProtein / 可以獲得功能預測、二級結構、基序、二硫鍵結構、結構域等許多蛋白質序列的結構信息 該方法的平均準確率超過72%，最佳殘基預測準確率達90%以上。因此，被視為蛋白質二級結構預測的標準 需要注冊帳號用于學術研究,PredictProtein提交界面詳解,提交郵件 地址（必填）,蛋白名稱（可選）,分析方法,分析方法程序詳解,跨膜螺旋預測（PHDh

12、tm）專家選項,Ambivalent序列識別（ASP）專家選項,CHOP結構域分析工具專家選項,比對內容,從SWISS-PROT數據庫返回BLAST搜索結果,MaxHom參數選項,最低序列比對一致性,空位間隔罰分,空位延伸罰分,比對矩陣,最大擊中值,選擇保存分析結果,是否返回多序列比對結果,HTML結果形式,AGAPE結果,PROF/PHD結果形式,以下拉框中所指定的輸入格式將待測序列粘貼此提交欄,PredictProtein分析結果,PredictProtein分析結果,結構域分析,結構域是蛋白序列的功能、結構和進化單元 分析方法 序列比對 基于蛋白質家族的位置特異性矩陣或概形矩陣,基本類型

13、 ：,折疊,折疊,/折疊,+折疊,56,模體、結構域數據庫,模體、結構域數據庫,蛋白質三維結構預測,同源建模法分析步驟： 多序列比對 與已有晶體結構的蛋白質序列比對 確定是否有可以使用的模板 序列相似度30% 序列相似度30%，結合功能，蛋白質一級序列、二級結構或結構域信息 構建三維模型 三維模型準確性檢驗 Whatcheck 程序 Ramachandran plot計算檢驗 手工調整多序列比對，重新擬和，構建新的模型 *,蛋白質三維結構預測,SWISS-MODEL工具 http:/www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html 同源建模方法 與PDB數據庫已知

14、結構的蛋白質序列比對進行預測,主要參數/選項,輸出結果,3D-PSSM工具 http:/www.sbg.bio.ic.ac.uk/3dpssm/index2.html 由英國倫敦帝國理工學院維護，其數據庫中含有9864個蛋白折疊結構 3D-PSSM先用PSI-BLAST標準方法通過多序列比對得到輪廓（profile），然后對家族中的一系列成員進行結構比對得出該家族的結構輪廓，接著用線串法將模板結構輪廓和待測蛋白的序列輪廓進行1D-3D輪廓之間的比對，此外也考慮了溶劑可及性和二級結構信息,輸入用戶Email（必需）,蛋白質描述（選填）,序列提交框（氨基酸單字母）,Phyre -http:/www

15、.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre/ 3d-PSSM的升級版，增加了fold數據，并且性能上提高10-15，采用了新的分析界面,二級結構預測,序列比對結果,序列比對一致性,模板長度,靶標蛋白模型,模板蛋白結構分類信息,折疊子描述,常用蛋白質三維結構觀察和修改工具,Chime網絡游覽器插件,Chime- 基于游覽器的三維結構觀察工具 安裝后在Internet Explorer下的 PLUGINS文件夾中會有： npchime.dll (plugins folder) npchime.zip (plugins folder, used for LiveConnect) NOTE: Do not unzip this file chimepro.html (plugins folder, the release notes for Chime) chime26.isu (plugins fold