生物信息学bioinformatics生物科学学院生物工程教研室Analysisandpredictofproteinstructure生物工程教研室孙继政6.1蛋白质结构的获取、可视化和分析6.1.1蛋白质结构数据的获取--PDB库（ProteinDataBank)收录：蛋白质和核酸结构每个结构都有一个PDB-ID由4个字符组成PDB库的功能：①能够查找目的蛋白质的结构；②可进行蛋白质一级到高级结构的简单分析；③与其他一些数据库链接，可查向蛋白质的其他信息；④PDB数据可应用于蛋白质结构预测和结构相似性比较。http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do6.1.2蛋白质结构的可视化蛋白质三维结构显示比较出名的有:RASMOL，Swiss-PDBViewer和VMD等Rasmol：是最著名的大分子结构可视化工具之一。输入一个（PDB）格式的文件，能以不同的形式显示其三维结构，如线-框模型，空间填充模型，球-线模型?能够同时分析多个蛋白质，自动重叠这些蛋白质的三维结构从而推断它们的结构联配方式以及活性位点等?结合蛋白质三维结构建模工具SWISS-MODEL（简化产生完整结构模型的工作量?可以通过改变某一侧链的构象或者一组原子间的夹角，并判断这种改变是否更有利于整体结构的稳定Swiss-PdbViewerTOPS能够显示蛋白质结构的拓扑卡通图，对蛋白质二级结构拓扑排列关系的二维描述，它能够阐述蛋白质内部二级结构元件之间的空间关系和连通顺序。?α螺旋用圆圈表示，β折叠则用三角形表示，它们之间用短直线连接。?用N1表示N端，C1代表C端。?当三角形方向朝上时，表示这个折叠股的方向是从N端到C端的，反之方向朝下则是从C端到N端的。6.1.3蛋白质结构的分析①结构品质的分析?分析蛋白质中的原子在哪些位置偏离了化学原理，从而判断模型的品质?评估同源建模和从头预测出的结构模型的质量PROCHECK软件包通过与标准的情况比较，对蛋白质内共价键的键长、键角，非键合作用，氢键，二硫键以及二面角等参数进行评估分析非Gly残基的主链二面角构象图上的分布②蛋白质内部相互作用分析非键合原子间相互作用，结构域中核心内部的接触密度与结构域之间的接触密度或许存在差异，为蛋白质催化机制或功能信息的发现提供线索LPC/CSU软件LPC/CSU（Ligand-ProteinContacts/ContactsofStructuralUnits）③溶剂可接近表面的计算及分析分析蛋白质中处于表面的残基，通常决定了该蛋白质和其它分子相互作用工具有如nacess、SURFNET、MSMS及POPS等④功能位点的分析功能位点包括：酶的活性位点、配体结合位点、金属离子结合位点、其他蛋白质或DNA的可能结合位点等等方法：寻找相似的活性位点的方法推测未知功能位点可能具有的功能PROCAT：搜索该类数据库可以确定一种新的蛋白质结构是否含有已知的活性位点。SPASM：允许用户自己定义蛋白质结构中的残基，并在其它已知结构对应的空间位置上搜索相似的残基。Relibase：蛋白质配体复合物的数据库。PDBSUM：并提供了二级结构、二硫键位置、配体结合位点、活性位点、关键残基。工具：结构分析相关的数据库资源http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/pdbsum/举例：PDBSUM分析6.2蛋白质结构比对---结构比序列更加保守6.2.1结构联配（比对）：将两个相似的三维结构尽可能重叠在一起，这样使得结构上对应残基的主链原子在空间尽可能的靠近。利用重叠反过来定义序列的联配，通常认为序列上匹配的残基在空间距离上是相近的。通过结构联配找到同源关系更远的蛋白质，因为结构要比序列更加保守。6.2.2结构相似度的评估---均方差（RMSD）评估法RMSD值越小说明结构越相似，0到1.5埃之间，表示结构之间非常相似。全局相似比局部相似更加有效6.2.3结构联配工具：DDD(DALIDomainDictionary，DALI域词典)是以序列标识(蛋白质域)分类为基础的。CE(Combinatoria1Extension、组合延伸)它使用“种子”结构比对的局部几何特征，然后把局部相似的区域结合成整个比对的最佳途径主要的结构比对工具及所用的方法6.2.4结构相似性搜索包括上面提到的DALI，SSAP、TOPS和VAST等站点VA