1、SWISS-MODEL 白質結構預測SWISS-MODE 是一項預測蛋白質三級結構的服務，它利用同源建模的方法實現對一段未知序列的三級結構的預測。該服務創建于 1993 年,開創了自動建模的先河，并且它是訖今為止應用最廣泛的免費服務之一。同源建模法預測蛋白質三級結構一般由四步完成：1,從待測蛋白質序列出發，搜索蛋白質結構數據庫（如 PDB,SWISS-PRO 偌），得到許多相似序列（同源序列），選定其中一個（或幾個）作為待測蛋白質序列的模板；2 .待測蛋白質序列與選定的模板進行再次比對，插入各種可能的空位使兩者的保守位置盡量對齊；3 .建模：調整待測蛋白序列中主鏈各個原子的位置，產生與模板相同

2、或相似的空間結構一一待測蛋白質空間結構模型；4,利用能量最小化原理，使待測蛋白質側鏈基團處于能量最小的位置。最后提供給用戶的是經過如上四步（或重復其中某幾步）后得到的蛋白質三級結構。SWISS-MODEL 作模式SWISS-MODE 齦務器是以用戶輸入信息的最小化為目的設計的，即在最簡單的情況下，用戶僅提供一條目標蛋白的氨基酸序列。由于比較建模程序可以具有不同的復雜性，用戶輸入一些額外信息對建模程序的運行有時是有必要的，比如，選擇不同的模板或者調整目標模板序列比對。該服務主要有以下三種方式：FirstApproachmode（簡捷模式）：這種模式提供一個簡捷的用戶介面：用戶只需要輸入一條氨基酸

3、序列，服務器就會自動選擇合適的模板。或者，用戶也可以自己指定模板（最多 5 條），這些模板可以來自 ExPDB 模板數據庫（也可以是用戶選擇的含坐標參數的模板文件）。如果一條模板與提交的目標序列相似度大于 25%,建模程序就會自動開始運行。但是，模板的可靠性會隨著模板與目標序列之間的相似度的降低而降低，如果相似度不到 50%往往就需要用手工來調整序列比對。這種模式只能進行大于 25 個殘基的單鏈蛋白三維結構預測。AlignmentInterface（比對界面）：這種模式要求用戶提供兩條已經比對好的序列，并指定哪一條是目標序列，哪一條是模板序列（模板序列應該對應于 ExPDB模板數據庫中一條已經

4、知道其空間結構的蛋白序列）。服務器會依據用戶提供的信息進行建模預測。Projectmode（工程模式）：手工操作建模過程：該模式需要用戶首先構建一個 DeepView 工程文件，這個工程文件包括模板的結構信息和目標序列與模板序列間的比對信息。這種模式讓用戶可以控制許多參數，例如：模板的選擇，比對中的缺口位置等。此外，這個模式也可以用于firstapproachmode 簡捷模式”輸出結果的進一步加工完善。此外，SWISS-MODE 四具有其他兩種內容上的模式：Oligomermodeling（寡聚蛋白建模）：對于具有四級結構的目標蛋白,SWISS-MODEL 提供多聚模板的模式，用于多單體的蛋

5、白質建模。這一模式彌補了簡捷模式中只能提交單個目標序列，不能同時預測兩條及以上目標序列的蛋白三維結構的不足。GPCRmode（G 蛋白偶聯受體模式）：是專門對 7 次跨膜 G 蛋白偶聯受體的結構預測。SWISS-MODEL 作原理12345搜索合適檢查序列與模板啟動ProModII 的運用 Gromos96 得到能量的模板的匹配程度ProModII算結果最低狀態步驟FirstApproachMode(regular)簡捷模式（常規）FirstApproachMode(withuser-definedtemplates)簡捷模式(使用用戶優化模板)OptimiseMode優化模式1步驟程序/方法

6、數據庫結果1BLASTP2ExNRL-3D能找到靶序列與已知結構序列的所有相似點2SIM-能夠將序列相似性大于 25%勺序列或比 20 個殘基大的已構建模型選擇出來。 另步將會預測到那些能夠根據不相關的模板構建的結構域。r3-生成 ProModII 輸入文件r4ProModIIExPDB生成所有模型15Gromos96-所有模型能量最小化示例 FirstApproachRequest提交:SWISS-PROTACcodeP25445FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)獲彳導:兩條模板OnefortheDEATHd

7、omain(intracellular)andonefortheliganddomain(extracellular)運算程序TracelogAlignMasteroutputLengthoftargetsequence:335residuesSearchingsequencesofknown3DstructuresFound11DDF.pdbwithP(N)=3.4e-59Found11CDF.pdbwithP(N)=1.6e-13Found11EXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21EXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21NCF.pdbwithP(N

8、)=1.5e-09Found21TNR.pdbwithP(N)=1.5e-09Found11NCF.pdbwithP(N)=1.5e-09ExtractingtemplatesequencesRunningpair-wisealignmentswithtargetsequenceSequenceidentityoftemplateswithtarget:11DDF.pdb:100%identity11CDF.pdb:37.33%identity11EXT.pdb:26.4%identity21EXT.pdb:26.4%identity21NCF.pdb:26.4%identity21TNR.p

9、db:26.4%identity11NCF.pdb:26.4%identityLookingfortemplategroupsGlobalalignmentoverview:TagetSequence:|=|11DDF.pdb|11CDF.pdb|11EXT.pdb|21EXT.pdb|21NCF.pdb|21TNR.pdb|11NCF.pdb|AlignMasterfound2regionstomodelseparately:1: Usingtemplate(s)11DDF.pdb2: Usingtemplate(s)11CDF.pdb11EXT.pdb11NCF.pdb21EXT.pdb2

10、1NCF.pdb21TNR.pdbCreatingBatchfilesforProMod(ifany):ExitingAlignMasterProModIItracelogforBatch.1SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentSPDBV:AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsSPDBV:Dumpi

11、ngSequenceAlignmentSPDBV:DumpingPreliminaryModelSPDBV:Done.ProModIItracelogforBatch.24SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21NCF:someaminoacidssidechainatomsaremissing-reconstructingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21TNR:someaminoaci

12、dssidechainatomsaremissing-reconstructingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentS

13、PDBV:WeightingBackbonesSPDBV:AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsSPDBV:TryingLigatingfromresidue137to139SPDBV:TryingLigatingfromresidue137to140SPDBV:NumberofLigationsfound:(2)SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to155SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to156SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPD

14、BV:TryingLigatingfromresidue159to161SPDBV:TryingLigatingfromresidue158to161SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue88to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to91SPDBV:DumpingSequenceAlignmentSPDBV:DumpingPreliminaryModelSPDBV:Done.Gromos96t

15、racelogforBatch.1NowrunningPROCS1onfilebatch-procs0.dat.Done.NowrunningPROCS2onfilebatch-procs1.dat.Done.NowrunningPROGMTonfilebatch-procs2.dat.Done.NowrunningPROGCHonfilebatch-procs2.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatch-progch.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatch-promd0.dat.Done.DetectionofSS-Bondswi

16、thinbatch.Gromos96tracelogforBatch.2NowrunningPROCS1onfilebatch-procs0.dat.Done.NowrunningPROCS2onfilebatch-procs1.dat.Done.NowrunningPROGMTonfilebatch-procs2.dat.Done.NowrunningPROGCHonfilebatch-procs2.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatch-progch.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatch-promd0.dat.Done.De

17、tectionofSS-Bondswithinbatch.SS-Bondsdetection:#1:91105SS-Bondsdetection:#2:6681SS-Bondsdetection:#3:6989SS-Bondsdetection:#4:2544SS-Bondsdetection:#5:4763SampleCo-ordinatefileRecordtypeAnnotationHEADERHeaderline.TITLEUser-suppliedtitleorSWISS-PROTentryDEline.EXPDTAAlwaysTHEORETICALMODEL.JRNLPleases

18、itethesereferencesincaseofpublicationREMARK3Briefdescriptionofmodellingmethodandminimisationparameters.REMARK5Descriptionofthetemplatesusedtobuildthemodel.REMARK999DescriptionofmodelsequencewithrespecttocorrespondingSWISS-PROTentry.SEQALISequencealignmentgeneratedbyProModII.HEADERSWISS-MODEL(Automat

19、edProteinModellingServer)ACCODEP25445_C00002DATE19-FEB-1998TITLEFASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)TITLE2(APO-1ANTIGEN)(CD95ANTIGEN)COMPNDMOL_ID:1;COMPND2MOLECULE:FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS);COMPND3GENENAME:APT1ORFAS;SOURCEMOL_ID:1;SOURCE2ORGAN

20、ISM_SCIENTIFIC:HOMOSAPIENS;SOURCE3ORGANISM_COMMON:HUMAN;KEYWDSAPOPTOSIS;RECEPTOR;GLYCOPROTEIN;TRANSMEMBRANE;REPEAT;SIGNAL.EXPDTATHEORETICALMODELAUTHORProMod(SEEREFERENCEINJRNLRecords)JRNL1AUTHM.C.PEITSCHJRNL1TITLPROTEINMODELINGBYEMAILJRNL1REFBIO/TECHNOLOGYV.136581995JRNL1REFNISSN0733-222XJRNL2AUTHM.

21、C.PEITSCHJRNL2TITLPROMODANDSWISS-MODEL:INTERNET-BASEDTOOLSFORJRNL2TITL2AUTOMATEDCOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL2REFBIOCHEM.SOC.TRANS.V.242741996JRNL3AUTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJRNL3TITLLARGE-SCALECOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL3REFPROTEOMERESEARCH:NEWFRONTIERSINFUNCTIONALJRNL3REF2GENOMICS.1771997JRNL4A

22、UTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJRNL4TITLSWISS-MODELANDTHESWISS-PDBVIEWER:ANJRNL4TITL2ENVIRONMENTFORCOMPARATIVEPROTEINMODELLINGJRNL4REFELECTROPHORESISV.1827141997REMARK1REMARK2REMARK2RESOLUTION.NOTAPPLICABLE.SEEREMARK4.REMARK3REMARK3REFINEMENT.NONE.REMARK3REMARK3MODELLINGMETHOD.REMARK3PROGRAM:PROMOD2.0REMARK3A

23、UTHORS:N.GUEX,M.C.PEITSCHREMARK3REMARK3ENERGYMINIMSATION.REMARK3PROGRAM:GROMOS96REMARK3AUTHORS:VANGUNSTERENREMARK3PARAMETER:IFP43B1REMARK3TOPOLOGYFILE:MTB43B1REMARK3METHOD1:STEEPESTDESCENTCYCLES1:200CONSTRAINTS1:25/C-FACTORSMETHOD2:CONJUGATEGRADIENTCYCLES2:300CONSTRAINTS2:2500/C-FACTORSREMARK4THECOO

24、RDINATESINTHISENTRYREPRESENTAMODELSTRUCTURE.REMARK4PROTEINDATABANKCONVENTIONSREQUIRETHAT*CRYST1*ANDREMARK4*SCALE*RECORDSBEINCLUDED,BUTTHEVALUESONTHESEREMARK4RECORDSAREMEANINGLESS.REMARK5REMARK5THISMODELISBASEDUPONTHECOORDINATESOF:REMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARK3333334REMARK5REMARK5PDBENTR

25、Y1CDF.pdbREMARK5RECEPTOR26-MAR-96REMARK5THREE-DIMENSIONALTHEORETICALODEOFTHELIGANDBINDINGREMARK5DOMAINOFTHEHUMANBCELLRECPTORCD40REMARK5REMARK5PDBENTRY1EXT.pdbCHAINAREMARK5SIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96REMARK5EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORREMARK5RECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.REM

26、ARK5REMARK5PDBENTRY1EXT.pdbCHAINBREMARK5SIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96REMARK5EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORREMARK5RECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.REMARK5REMARK5PDBENTRY1NCF.pdbCHAINBREMARK5SIGNALLINGPROTEIN12-OCT-94REMARK5REMARK5PDBENTRY1TNR.pdbCHAINRREMARK5COMPLEX(LYMPHOKINE/REC

27、EPTOR)09-MAY-94REMARK5REMARK999REMARK999SEQUENCEREMARK999P25445_C00002SWSP254451-38NOTINATOMSLISTREMARK999P25445_C00002SWSP25445200-335NOTINATOMSLISTDBREFP25445_C000021161SWSP25445FASA_HUMAN39199SEQALISEQALIP254451MLGIWTLLPLVLTSVARLSSKSVNAQVTDINSKGLELRKTVTTVETQNLESEQALI11CDF1TACREKQYLISEQALI11EXT1SV

28、CPQGKYIHSEQALI21EXT1SVCPQGKYIHSEQALI21NCF1VCPQGKYIHMDSEQALI21TNR1CPQGKYIHSEQALISEQALIP25445sssssSEQALI11CDFsssssSEQALI11EXTsssssSEQALI21EXTsssssSEQALI21NCFsssssSEQALI21TNRsssSEQALISEQALISEQALIP2544551GLHHDGQFCHKPCPPGERKARDCTVNGDEPDCVPCQEGKEYTDKAHFSSKSEQALI11CDFFLDTWNRETHSEQALI11EXTFTASENHLRHSEQALI21

29、EXTFTASENHLRHSEQALI21NCFFTASENHLRHSEQALI21TNRFTASENHLRH11111310-NS-Q-CCSLCQPGQKLVSDCTEF-TETECLPCGES-EPQNNS-I-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-SPQ-NNSI-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S-PQNNSICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-SP-QNN-SICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-SSEQALI*.SEQALIP25445sssssSEQALI11CDFssss

30、sSEQALI11EXTsSEQALI21EXTsSEQALI21NCFssssssSEQALI21TNRsss9ssssssssssssssssssss*sssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIP25445101CRRCRLCDEGHGLEVEINCTRTQNTKCRCKPNFFCNST-VCEHCDPCTKSEQALI11CDF54CHQHKYCDPNLGLRVQQKGTSETDTICTCEEGWHCTSE-ACESCVLHRSSEQALI11EXT58CLSCSKCRKEMGQVEISS

31、CTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21EXT60CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21NCF57CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21TNR56CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLsssssssSEQALISEQALISEQALIP25445149CEHGI-IKECTLT-SNTKCKEEGSRSNLGWLCLLLLPIPLIVWVK

32、RKEVQSEQALI11CDF102CSPGFGVKQIATGVSDTICESEQALI11EXT108CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLPQSEQALI21EXT110CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLP-SEQALI21NCF107CLN-GTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSN-SEQALI21TNR106CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSC-SEQALI*SEQALIP25445sssssssssssss

33、ssSEQALI11CDFssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssshhhhhhSEQALIP25445ssssssssssssssssSEQALI11CDFssssssssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21NCFsssssssssssssssssssssssSEQALI21TNRssssssssssssssss*SEQALI*hhhhhsssssSEQALISEQALISEQALIP25445197KTCRKHRKENQGSHESPTL

34、NPETVAINLSDVDLSKYITTIAGVMTLSQVKSEQALI11CDFSEQALI11EXT158IENSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALISEQALIP25445247GFVRKNGVNEAKIDEIKNDNVQDTAEQKVQLLRNWHQLHGKKEAYDTLIKSEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTssssssssssssssssssssSEQALI21NCFssssssssssssssssssssSEQALI21TNRsssssssssssssss21EXT21NCF21T