第11讲 蛋白质高级结构预测.ppt

* 任何一对蛋白质，如果两者的序列等同部分超过30%（序列比对长度大于80），则它们具有相似的三维结构，即两个蛋白质的基本折叠相同，只是在非螺旋和非折叠区域的一些细节部分有所不同。 *注： 图形用户界面（Graphical User Interface，GUI） NP是指非确定性多项式（non-deterministic polynomial，缩写NP） 著名的推销员旅行问题（Travel Saleman Problem or TSP）：假设一个推销员需要从香港出发，经过广州，北京，上海，…，等 n 个城市， 最后返回香港。 任意两个城市之间都有飞机直达，但票价不等。假设公司只给报销 C 元钱，问是否存在一个行程安排，使得他能遍历所有城市，而且总的路费小于 C？ 推销员旅行问题显然是 NP 的。因为如果你任意给出一个行程安排，可以很容易算出旅行总开销。但是，要想知道一条总路费小于 C 的行程是否存在，在最坏情况下，必须检查所有可能的旅行安排！ 这将是个天文数字。 基本背景介绍：Ramachandran 等人于 1963年 至 1968年 根据肽单位刚性球面模型计算出来的，以ψ和φ的角度为横纵坐标，规定φ,ψ 角允许的构象区域的一个图形。Ramachandran Plot表示的就是α碳的两面角，φ（phi）表示一个肽单位中α碳左边C-N键的旋转角度， ψ（psi）表示α碳右边C-C键的旋转角度，理论上这C-N键和C-C键都可以自由的转动，由于键的转动会带动其他原子的一起转动，所以在实际中由于分 子各个基团的空间障碍和作用力的影响，Ramachandran Plot就有了允许出现的区域和不允许出现的区域。? ???????? 2、作用：拉氏图表现的就是氨基酸残基理论上可以出现的构象，拉氏图主要的应用就是，对同源建模后模型质量的检测（注意：拉氏图不涉及能量，仅仅是检测构象是否合理）。? ???????? 3、拉氏图的介绍：很多软件都可以生成Ramachandran Plot，软件不同生成的拉曼图的形式不同，区域的颜色也会不同。此处以Swiss-PdbViewer的拉氏图进行注解。拉曼图主要分为三个区域，允许 区（其他软件多为深色区），最大允许区（软件多为浅色区）和不允许区（空白区）。下图中，黄色区域是核心区，该区构象是立体化学允许区，可以稳定存在（再 次声明拉曼图不考虑能量问题）。蓝色区域是最大允许区，该区构象在立体化学中可以存在，但是不稳定。空白区是立体化学不允许的，不能存在。? ? ? ?? 4、拉氏图的解读：我们对拉氏图的解读，主要看模型氨基酸在几个区的分布情况。一般来说落在允许区（图中黄色区域）和最大允许区（蓝色区域）的氨基酸残基占整个蛋白质的比例高于90%的，我们可以认为该模型的构象符合立体化学的规则。? ????????? 如果落在不允许区（空白区域）内的点较多，出了模型建的有些问题外，原来的模板对应的这些氨基酸残基的扭转角就是不正常的，也有可能是活性位点结合底物后 发生的扭曲，这里也正好说明了酶和底物的结合是诱导契合的。当然对于落于空白区的点，我们也要具体问题具体分析，我们知道氨基酸分子的侧链都不同而且差异 很大，侧链会造成键的旋转受限，这就导致了氨基酸在拉氏图中的分布也是具有一定的偏好性。比如甘氨酸侧链只是一个氢原子，它的角度范围基本不受什么限制， 所以甘氨酸在拉氏图上的位置范围就非常的大。而脯氨酸由于带有一个五元环的侧链，它在拉氏图上的分布区域就非常小。 PROCHECK PROCHECK：本部分主要需要的是拉氏图（Ramachandran Plot），可下载ps格式、PDF格式以及JPG格式。落在核心区+允许区+最大允许区的碱基百分比大于95%的模型质量很好。 Ramachandran plot Verify_3D 78.74% of the residues had an averaged 3D-1D score 0.2 ERRAT Overall quality factor值越高越好，一般高解析度的晶体结构该值可以达到95，而对于解析度一般的来说该值只能到91左右。本例中的ERRAT值为68.280, 还需要继续优化改进。 Chiron进行优化 我们考虑采用计算量较少的Chiron服务器对模建结构的clash进行处理。 Chiron服务器/chiron/processManager.php 修正前 修正后 模型质量再检测 用SAVES服务器对于经过处理的蛋白结构进行评价 优化前 优化后 77.419 68.280 优化前 优化后 后续优化 结构方面：利用MD对整个结构进行进一步的松弛，以去除不合适的clash。 能量方面：利用Gromacs对蛋白结构进行能量最小化。 蛋白质结构预测技术评