结构生物信息学3-二级结构预测.pdf

生物信息学培训班 结构生物信息学 蛋白质二级结构预测 张 法 中国科学院计算技术研究所 2013-5-11 生物信息学培训班 Outline Ø 背景简介 Ø 蛋白质二级结构预测算法 Ø 蛋白质二级结构常用软件 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测 背景简介 蛋白质序列： 二级结构： QLMGERIRARRKKLK → STHHHHHHHHHHHHT Ø  由蛋白质二级结构统计分析得到的规则可用于全新蛋白质 设计或蛋白质突变体的设计； Ø  当序列同源性较低时，二级结构的指认有助于确定蛋白质 间结构与功能的关系； Ø  同源蛋白质模建中，二级结构预测有助于建立正确的序列 比对关系； Ø  基于二级结构片段堆积的三级结构预测中正确的二级结构 预测是第一步； 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测 背景简介 Ø  蛋白质二级结构预测的基本依据是： 每一段相邻的氨基酸残基具有形成一定二级结构的 倾向。 Ø  二级结构预测问题：模式分类和识别问题 Ø  二级结构预测的目标： l  判断每一段中心的残基是否处于α螺旋、β折叠、转角（ 或其它状态）之一的二级结构态。 l  蛋白质中约85%的氨基酸残基处于三种基本二级结构状态 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测 背景简介 Ø  蛋白质二级结构预测的基本策略： 相似序列 → 相似结构 QLMGERIRARRKKLK QLMGAERIRARRKKLK 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测 背景简介 Ø  蛋白质二级结构预测的基本策略： 模式分类 α螺旋 取样本 预测….-Gly-Ala-Glu-Phe-…. 聚类分析 学习分类规则 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测基本方法 背景简介 Ø 第一代是基于单个氨基酸残基统计分析 l  从有限的数据集中取各种残基形成特定二级结构的 倾向，以此作为二级结构预测的依据。 Ø 第二代预测方法是基于氨基酸片段的统计分析 l  统计的对象是氨基酸片段 l  片段的长度通常为11-21 l  片段体现了中心残基所处的环境 l  在预测中心残基的二级结构时，以残基在特定环境形成 特定二级结构的倾向作为预测依据 生物信息学培训班 蛋白质二级结构预测基本方法 背景简介 Ø 第一/二代算法可以归为几类 （1）基于统计信息 （2 ）基于物理化学性质 （3 ）基于序列模式 （4 ）基于多层神经网络 （5 ）基于多元统计 （6 ）基于机器学习的专家规则 （7