比较建模法预测蛋白质的结构

比较建模法预测蛋白质的结构

 

    比较建模法(comparative modeling method)是基于知识的蛋白质结构预测方法，又称为同源结构预测，是根据大量已知的蛋白质 三维结构来预测序列已知而结构未知的蛋白质结构。

 

    按照目前的定义，若待模型构建蛋白质的序列与模板序列经比对(alignment)后的序列同源性(sequence identity)在40%(也有人认为在35%)以上，则它们的结构可能属于同一家族，它们是同源蛋白(homology)可以用同源蛋白模型构建的方法预测其三维结构。因为它们可能是由同一种蛋白质分化而来，具有相似的空间结构及相同或相近的功能。因此，若知道了同源蛋白家族中某些蛋白质的结构，就可以预测其他一些序列已知而结构未知的同源蛋白的结构，可以用同源模型构建的方法预测未知蛋白质的三维结构。同源蛋白模型构建的步骤如下。

 

(一)目标蛋白序列与目标序列的匹配

    应用FASTA或BLAST搜索软件，在PIR、SWISSPROT或GENEBANK等序列库中按序列同源性挑选出一些同源性比较高的序列，然后把挑选出的序列与目标序列基序多重匹配，得到模板结构等价位点套的初始集合。

 

(二)根据模板结构构建目标蛋白结构模型

    在已确定的模板结构等价位点套的初始集合的基础上，旋转每一个模板的结构，使它们相互间的未知尽可能多地重叠在一起。不同两个模板在空间中若复合一定的重叠距离标准，那它们相互之间的关系就是等价位点。许多这样的等价位点构成了等价位点套。

    叠合结束后，即得到了同源蛋白的结构保守区(SCR)，以及相应的基架结构(framework)。模板结构匹配后，一般还要用得到的同源体的SCR的第一条序列与目标序列匹配，挑选出目标序列上的高相似区，定义为目标蛋白的SCR。Homology、UQANTA/CHARM、COMPOSER、CONSENSUS、MODELLER和Collarextension等软件和方法可以用于目标蛋白结构模型的构建。

 

(三)对模型构建结构基序的优化和评估

    同源结构模型构建(预测)得到的蛋白质结构模型，通常含有一些不合理的原子间接触，须对模型进行分子力学和分子动力学优化，消除模型中不合理的接触。另外，模型中有些键长、键角和两面角也有可能不合理，也须检查评估。PROCHECK和PROSAⅡ等软件常用于完成这类工作。

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