第10讲 蛋白质二级结构预测.ppt

1、第10讲的蛋白质二级结构预测，中心法则蛋白质结构蛋白质功能，折叠代码，又称“第二遗传密码”，蛋白质的氨基酸序列和三维空间结构之间的关系。解密折叠密码：从蛋白质的一级结构中获得立体结构，就可以从基因中直接推测编码蛋白质的生物学功能。解密折叠密码被认为是“21世纪生物学”的重要课题。在生物学研究中，分子的结构是最重要的数据，它提供了生物分子功能、作用机制、进化历史等很多信息。分析了蛋白质结构获取方法，-Gly-Ala-Glu-Phe-，解决方法1:实验测量，20世纪60年代一名蛋白质结构可能获得诺贝尔奖。分析20世纪70年代的一名蛋白质结构可以成为轰动世界的新闻牙齿。20世纪80年代分析一名蛋白质

2、结构可以申请教授职位。20世纪90年代分析一名蛋白质结构通常可以获得博士学位。蛋白质结构分析的发展，解决方法2:结构预测，-GLY；Levinthal悖论，由100个氨基酸组成的肽链折叠：假设：3个可茄子结构/氨基酸残基3100茄子其他结构；10-13秒(0.1皮秒)/可能的构想；(1皮秒：10亿分之一秒的千分之一)5 x 1034秒or 1027年(宇宙年龄1010年)Cyrus Levin thal蛋白质结构预测的理论基础：anf人类会改变世界吗？Foldinghome: (2000年十月开始)是众多分布式计算项目之一，也是最有名、最普及的分布式蛋白质折叠计算之一。它比肩膀世界上最快的超级

3、计算机“天下2号”具有凝聚力的志愿者计算能力。Intel、Google、NVIDIA、AMD(以前称为ATI)、Sony、apple和Dell等供应商结成了支持Foldinghome项目发展的联盟。蛋白质结构层次和结构预测、一级结构、四级结构、三级结构、结构体系结构、拓扑、拓扑、蛋白质的二级结构预测是每个分段中心的残基-螺旋、和，1 .经验参数法(Chou-Fasman法)在70年代提出了周和法斯曼牙齿。通过统计分析得到的每个残基出现在特定二级结构结构的倾向性系数(P(-helix)，P(-sheet)中，用于预测蛋白质的二级结构。理论基础：每种氨基酸类型在不同的次结构中出现的倾向或频率不同。

4、例如：谷氨酸(Glu，e):-螺旋()巴林(val，v):-折叠()脯氨酸(pro，p):-螺旋(x)，氨基酸残基t恤()Ai是第a个残基处于结构状态的I的比率。Pi大于1.0意味着牙齿残基倾向于形成次级结构I，小于1.0意味着倾向于形成其他形式。有四个角点参数f(i)、f(i 1)、f(i 2)和f(i 3)。牙齿4个参数中的每个对应于每个残基出现在第一、第二、第三、第四位的频率(例如，脯氨酸约30%出现在角落的第二位，但第三位出现的概率小于4%)。Chou-Fasman参数，基本思想是在序列中寻找规则二次结构的核点和终止点。扫描输入的氨基酸序列。发现()可以是特定辅助结构核区域的短序列。然

5、后，扩展核区域，继续扩展核区域，直到趋势系数小于阈值(1.0)。Chou-Fasman参数预测二次结构的经验规则，氨基酸残基，(I)螺旋规则，(ii)折叠规则，(iii)转角规则，(iv)重叠规则，经验规则，(I)螺旋规则沿蛋白质序列寻找螺旋核，螺旋核中的正(ii)与折叠规则相邻的6个残基中，如果有4个倾向折叠，则视为折叠核。折叠核扩展到四个残基的平均折叠倾向性系数P1.05时，预测为折叠。实际使用有50%到60%的准确度。文章主张更高的准确度(数据集限制)，(iii)-角规则，角的模型是4肽组合模型。必须考虑在每个位置发生残基的组合概率，即特定残基在4-肽模型的每个位置发生的概率。在计算过程

6、中，对于从第I个残基开始的连续4个残基碎片，将上述概率相乘，根据计算结果确定是否为转角。如果F(i)f(i 1)f(i 2)f(i 3)大于7.510-5，4肽片段Pt的平均值大于100，Pt的平均值大于p的平均值和p的平均值，则可以预测这四个连续的残基形成角。2 .根据氨基酸疏水预测方法，螺旋的两亲特特征：螺旋的一侧通常位于蛋白质的疏水核心，另一侧位于亲水表面，因此-螺旋中亲水氨基酸残基的出现也具有一定的规律性，亲水基团出现在亲水侧，疏水性残基更多地出现在疏水侧，按顺序是部分特征的亲水性，-螺旋的双亲特性及结构预测，基于氨基酸疏水的预测螺旋的形成规律当发现I，I 1，I 4位(例如7，8，1

7、1)是疏水残基时，牙齿碎片也是螺旋预测的。基于氨基酸疏水性的预测折叠的形成规律：在折叠的情况下，也有一些特征的亲水性间隔模式，埋藏的折叠通常由连续的小数残基组成，一侧暴露的折叠通常有亲水性-疏水性的两个残基重复模式。原则上，通过在序列中搜索特殊的亲苏珊机间隔模式，可以预测螺旋和折叠。比较要预测的片段与数据库内已知二级结构的片段的相似性，并根据相似性分数和数据库内的设想状态构建要预测的片段的二级结构。牙齿方法对数据库同源序列的存在非常敏感，如果数据库中有相似度超过30%的序列，预测精度可以大大提高。3 .多序列比对基础方法(动员法)，已知第二结构的氨基酸片段T=T N G I Y T的第二结构表

8、示(H表示-螺旋):H H H H H h h，要预测的第二结构的氨基酸片段U=T S G V F，序列比对：T=T N G I Y类似序列相似结构，4综合方法，多个程序同时预测综合评价，一致结果双预测：首先预测蛋白质的结构类型，然后预测二次结构，经验参数方法可以用于氨基酸疏水的预测方法动员分析法，蛋白质二次结构预测的意义，蛋白质二次结构统计分析得出的规则可以用于新的蛋白质设计或蛋白质突变的设计。序列同源性较低时，次结构的分支有助于确定蛋白质间结构和功能的关系。在基于二次结构分段累积的三次结构预测中，准确的二次结构预测是第一步。二次结构的预测有助于多维核磁共振中二次结构的识别，也有助于晶体结构

9、分析。PhD sec neural network for secondary structure prediction，acces ibility，And trans-membrane helix . uses multiple alignningjp red uses 2 neural networks and includes e volutive infine。the version 2 evaluates the results of 4 networks(jnet、nssp、predator、Phd)to improve reliability . pbio . Dundee .

10、AC . uk/psi pred based on filtered psi And neural networks(combines reul ts from different methods)。rela ibility is 76%。predict protein (PhD sec)，Homology modelling线索/折叠识别/连接方法Ab initio/De novo methods主要想法：对于具有未知结构的蛋白质，以牙齿蛋白质的结构为模板，寻找已知结构的同源蛋白质，对具有未知结构的蛋白质的结构建模。搜索结构模型的模板，序列比对，构建骨骼，目标蛋白质的侧链，构建环形区域，添加

11、氢原子，模型最优化，源建模过程，将模板结构的坐标复制到目标u，仅复制与残基匹配的坐标，分子力学分子动力学模拟退火，PDB数据库，Swiss-model 3333蛋白质折叠模式的限制：某些序列(小于25%，远程动员)功能不同的蛋白质使用相似的结构，蛋白质折叠模式的种类是有限的。序列中残基的结构信息比残基本体更保守。蛋白质三级结构预测2。线索方法、蛋白质结构分类数据库、结构分类目录(class、architecture、topology)、主要思想：氨基酸结构倾向(顺序-构造线索的过程也称为线索化、线索技术、折叠识别技术。建议将结构转换为包含三个牙齿茄子结构的字符串，然后比较该字符串。线索技术的第一个任务是构建核心折叠数据库，预测蛋白质空间结构时可预测结构的蛋白质序列，与数据库中的核心折叠进行比较，以找出比较结果最好的核心折叠并构建可预测的蛋白质结构模型为基础。将约翰f肯尼迪、美国电视电视剧(Northern Exposure)序列与模板相匹配以建立线索。、目标序列、与数据库核心折叠比较、最佳核心折叠、结构模型、evaluation with compatibility functions、the structure mo