SWISS-MODEL蛋白质结构预测

1、SWISS-MODEL 白质结构预测SWISS-MODE 是一项预测蛋白质三级结构的服务，它利用同源建模的方法实现对一段未知序列的三级结构的预测。该服务创建于 1993 年,开创了自动建模的先河，并且它是讫今为止应用最广泛的免费服务之一。同源建模法预测蛋白质三级结构一般由四步完成：1,从待测蛋白质序列出发，搜索蛋白质结构数据库（如 PDB,SWISS-PRO 偌），得到许多相似序列（同源序列），选定其中一个（或几个）作为待测蛋白质序列的模板；2 .待测蛋白质序列与选定的模板进行再次比对，插入各种可能的空位使两者的保守位置尽量对齐；3 .建模：调整待测蛋白序列中主链各个原子的位置，产生与模板相同

2、或相似的空间结构一一待测蛋白质空间结构模型；4,利用能量最小化原理，使待测蛋白质侧链基团处于能量最小的位置。最后提供给用户的是经过如上四步（或重复其中某几步）后得到的蛋白质三级结构。SWISS-MODEL 作模式SWISS-MODE 龈务器是以用户输入信息的最小化为目的设计的，即在最简单的情况下，用户仅提供一条目标蛋白的氨基酸序列。由于比较建模程序可以具有不同的复杂性，用户输入一些额外信息对建模程序的运行有时是有必要的，比如，选择不同的模板或者调整目标模板序列比对。该服务主要有以下三种方式：FirstApproachmode（简捷模式）：这种模式提供一个简捷的用户介面：用户只需要输入一条氨基酸

3、序列，服务器就会自动选择合适的模板。或者，用户也可以自己指定模板（最多 5 条），这些模板可以来自 ExPDB 模板数据库（也可以是用户选择的含坐标参数的模板文件）。如果一条模板与提交的目标序列相似度大于 25%,建模程序就会自动开始运行。但是，模板的可靠性会随着模板与目标序列之间的相似度的降低而降低，如果相似度不到 50%往往就需要用手工来调整序列比对。这种模式只能进行大于 25 个残基的单链蛋白三维结构预测。AlignmentInterface（比对界面）：这种模式要求用户提供两条已经比对好的序列，并指定哪一条是目标序列，哪一条是模板序列（模板序列应该对应于 ExPDB模板数据库中一条已经

4、知道其空间结构的蛋白序列）。服务器会依据用户提供的信息进行建模预测。Projectmode（工程模式）：手工操作建模过程：该模式需要用户首先构建一个 DeepView 工程文件，这个工程文件包括模板的结构信息和目标序列与模板序列间的比对信息。这种模式让用户可以控制许多参数，例如：模板的选择，比对中的缺口位置等。此外，这个模式也可以用于firstapproachmode 简捷模式”输出结果的进一步加工完善。此外，SWISS-MODE 四具有其他两种内容上的模式：Oligomermodeling（寡聚蛋白建模）：对于具有四级结构的目标蛋白,SWISS-MODEL 提供多聚模板的模式，用于多单体的蛋

5、白质建模。这一模式弥补了简捷模式中只能提交单个目标序列，不能同时预测两条及以上目标序列的蛋白三维结构的不足。GPCRmode（G 蛋白偶联受体模式）：是专门对 7 次跨膜 G 蛋白偶联受体的结构预测。SWISS-MODEL 作原理12345搜索合适检查序列与模板启动ProModII 的运用 Gromos96 得到能量的模板的匹配程度ProModII算结果最低状态步骤FirstApproachMode(regular)简捷模式（常规）FirstApproachMode(withuser-definedtemplates)简捷模式(使用用户优化模板)OptimiseMode优化模式1步骤程序/方法

6、数据库结果1BLASTP2ExNRL-3D能找到靶序列与已知结构序列的所有相似点2SIM-能够将序列相似性大于 25%勺序列或比 20 个残基大的已构建模型选择出来。 另步将会预测到那些能够根据不相关的模板构建的结构域。r3-生成 ProModII 输入文件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)获彳导:两条模板OnefortheDEATHd

7、omain(intracellular)andonefortheliganddomain(extracellular)运算程序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