基于疏水性小波分析的膜蛋白结构预测.pdf

第22卷增刊 分析试验室 V01．22 Suppl 2003年11月 C11inese of Jounlal 2003一11 AnalysisLaboratory 基于疏水性小波分析的膜蛋白结构预测 邱建丁L2，荣联清2，梁汝萍1’2，李荫1，邹小勇1，莫金垣州 摘要：膜蛋白在细胞膜上具有重要的生理功能，大部分膜蛋白在药物设计、转 运蛋白和免疫识别等方面起着关键的作用，从分子水平上预测这类蛋白质的结 构具有非常重要的意义。本文提出一种基于氨基酸疏水性小波变换技术预测膜 蛋白跨膜区段数目和位置的新方法。以代码为upkb—bovin的膜蛋白为例，对跨 膜螺旋区数目和位置的预测分析进行了描述。从膜蛋白数据库中随机抽取36 个蛋白质(含跨膜螺旋区232)作为测试集检验小波分析的预测方法，其中226个 跨膜螺旋区能被准确预测，准确率为96．8％。结果表明，这种预测方法具有较 高的预测准确性。 关键词：小波变换；跨膜螺旋区；疏水性；预测 膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，在各种细胞 中普遍存在，发挥着重要的生理功能。目前，基因 模型：83等。 组数据中有大约20％一30％的基因产物被预测为 小波分析在蛋白质中的应用始于1998年， 膜蛋白…，这样的比重显示了跨膜蛋白在生物体中 的重要性。它担负着多种多样的功能，其中包括把 营养物质和一些无机电解质输入细胞，而将有毒的 来揭示蛋白质在结构类别上的异同性；此外，还有 或无用的代谢产物排出细胞，以及细胞膜内外信号 利用连续小波变换描述和检测蛋白质的Mot耐“1 的传递等作用。由于膜蛋白需要与生物膜共同形 和预测Q螺旋以及连接多肽。12J。本文采用小波变 成稳定的自然构像，不利于用x．光晶体衍射方法 换技术，利用小波变换可实行高低通滤波特性及多 和核磁共振技术测定其三维结构，目前仅有少数 分辨率分析的特点，对疏水性编码的序列进行滤 膜蛋白的结构被实验{!贝0出。如何从少数已知结构 波，将滤波结果用于对蛋白质的跨膜螺旋区的预 的膜蛋白预测大量未知实验结构的膜蛋白是蛋白 质结构预测的主要内容之一，具有重要意义。 膜区预测准确率为96．8％。 由于膜蛋白穿过膜的磷脂双层，这种特殊的环 l数据和方法 境决定了跨膜区必须由强疏水的氨基酸组成。同 1．1实验数据 时，磷脂双层的厚度又决定了膜蛋白的跨膜区一般 大约由20个强疏水性的氨基酸组成，前人卫“1的 研究表明通过氨基酸序列疏水性可以预测膜蛋白 的结构。vonHe订洒ebl于1986年提出了著名的“正库中的所有蛋白质结构都已经过结晶学、基因融合 电荷居内规则”，为膜蛋白的结构预测提供了进一 和其他方法的验证。该数据库不仅含有蛋白质的 步的指导。近几年，随着膜蛋白结构被实验确定数 序列，还包含了由实验方法确定的跨膜区段的起始 目的增加，出现了若干统计的预测方法，如 和终止位置，因而可作为可靠的已知样本。 *基金项目：国家自然科学基金和广东省自然科学基金(ool237) 作者简介：邱建丁(1973一)，男，博士研究生 一306— 万方数据万方数据 第22卷增刊 分析试验室 VoJ．22