1、西大Song2013.5.3報告內(nèi)容1、同源建模的基礎-結構生物學2、蛋白質結構預測之同源建模3、同源建模的基本步驟4、同源建模常用軟件介紹-在線服務器5、同源建模常用軟件介紹-Modeller6、模型質量檢測1、結構生物學 結構生物學是以生物大分子特定空間結構、結構的特定運動與生物學功能的關系為基礎，來闡明生命現(xiàn)象及其應用的科學。 以生物大分子三級結構的確定作為手段，研究生物大分子的結構與功能關系，探討生物大分子的作用機制和原理作為研究目的。三維結構折疊進化關系晶體或高濃度溶液中蛋白質的四級結構突變、單核苷酸及保守殘基的分布蛋白質配體復合物不同基團的相關性形態(tài)和靜電屬性表面殘基暴露與分子構成

2、推測相互作用界面晶胞堆積抗原位點及表面修飾縫隙（酶活性位點）催化簇/結構功能motif催化機制配體和功能位點生物多聚態(tài)總結來說三維結構功能作用機制分子間互作功能注釋指導實驗驗證功能確認功能位點設計和改造蛋白藥物靶標設計X- 射線晶體衍射（X-ray）多維核磁共振（ NMR ）冷凍電子顯微鏡結構生物學主要研究方法高濃度水溶液精確度X-ray晶體，準確度最高細胞和細胞器PDB數(shù)據(jù)庫蛋白質數(shù)據(jù)庫（Protein Data Bank,PDB）是一個生物大分子(如蛋白質和核酸)數(shù)據(jù)庫, 內(nèi)容包括由全世界生物學家和生物化學家上傳的蛋白質或核酸的X光晶體衍射或者NMR核磁共振結構數(shù)據(jù)。截止2013.4.28

3、，PDB數(shù)據(jù)庫已測結構的蛋白質87368，而該庫中包含的一級序列有2200W。通過實驗測定的蛋白質結構遠遠不能滿足研究需要，于是蛋白質結構預測就成為研究結構生物學的一個有效手段。蛋白質結構預測之同源建模蛋白質結構預測方法：同源建模，折疊識別和從頭計算。同源建模基本原理： 1、一個蛋白質的結構由其氨基酸序列唯一的決定。由一級結構，在理論上，足以獲取其二級、三級結構。 2、三級結構的保守型遠遠大于一級結構的保守型。應用限制：模板蛋白和目標蛋白的序列一致性需要大于30%同源建模的基本步驟1、模板蛋白搜索 PDB數(shù)據(jù)庫、BLAST(或PSI-BLAST) 、獲取模板（一個或多個）2、比對結果的校正3、

4、主鏈生成4、環(huán)區(qū)建模5、模型優(yōu)化6、合理性檢測同源建模在線服務器Swiss-modelI-TASSERHOMCOS 1.0ESyPred3D同源建模軟件圖形化軟件PymolPDB-viewerJmolRasmolSWISS-MODELSWISS-MODEL: 網(wǎng)址/非專業(yè)人士應用最為廣泛的一個在線建模服務器。特點：簡單、自動化、對學術團隊免費。Automated modeAutomated mode:自動模式，可以稱為是最傻瓜的方式提交自己的氨基酸序列+郵箱即可適用：一致性較高時郵箱郵箱模型命名模型命名氨基酸序列氨基酸序列Swiss-por

5、t/TrEMBLSwiss-port/TrEMBL登錄號登錄號Alignment modeAlignment mode: 比對模式提交目標蛋白與模板蛋白的序列比對結果(FASTA,MSF,ClustalW等格式) 適用：1、較高的相似性 2、利用Auto模式未必能找到最合適模板的情況 3、使用者有目的的使用特定的模板蛋白 (比如具有更為相似的活性位點結果，而不是更為相似的整體結構)郵箱郵箱模型命名模型命名比對后的序列比對后的序列比對文件比對文件Project modeProject mode:項目模式 難以直接通過序列比對獲得模板 需要人工插入調(diào)節(jié)(借助蛋白結構編輯軟件deepview) 可以

6、將前兩種模式模建出的蛋白進行人為調(diào)整適用：相似性不高 I-TASSAR I-TASSAR: /I-TASSER/*也可以下載本地安裝包評價：根據(jù)結果質量檢驗，該服務器應該是自動建模的軟件里是結果最詳細的，二級結構、top10模型、配體結合位點等等。缺點：計算結果時間比較長 結果需要進一步優(yōu)化HOMCOS 1.0HOMCOS 1.0：tein.osaka-u.ac.jp/homcos/同源二聚體建模異源二聚體建模識別可能的互作蛋白ESyPred3DESyPred3D ：http:/www.unam

7、ur.be/sciences/biologie/urbm/bioinfo/esypred/評價：自動建模預測服務程序，ESyPred3D在目標-模板比對這一步做出的結果較好,且在預測序列與模板序列相似度差時有較好的模型預測效果。Modeller該軟件由Sali lab開發(fā)，目前最新的版本是9.11，可在win下和linux運行，需要對應版本的python （ 0.2ERRATOverall quality factor值越高越好，一般高解析度的晶體結構該值可以達到95，而對于解析度一般的來說該值只能到91左右。本例中的ERRAT值為68.280, 還需要繼續(xù)優(yōu)化改進。Chiron進行優(yōu)化我們考慮采用計算量較少的Chiron服務器對模建結構的clash進行處理。Chiron服務器/chiron/processManager.php修正前修正后模型質量再檢測用SAVES服務器對于