【文章內(nèi)容簡介】 ted image is shown by an optical analog of xray diffraction: ? (A) a photograph of the Parthenon。 ? (B) an optical diffraction pattern of the Parthenon。 ? (C and D) images reconstructed from the pattern in part B. ? More data were used to obtain image D than image C, which accounts for the higher quality of image D. ?蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)開始在 1950年代后期 ,因為這成功 ,超過 39000 x射線晶體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)、核酸及其他的生物分子巳測定 myoglobin 限制 ? 小分子晶體通常少于 100原子不對稱單位 。這種晶體結(jié)構(gòu)通常好解決。 ? 生物大分子晶體在晶胞往往涉及成千上萬的原子。這種晶體結(jié)構(gòu)一般的解決較差（ smeared out ） 原子和化學(xué)鍵顯示電子密度管，而不是孤立的原子。 ? 內(nèi)在膜蛋白的結(jié)晶仍然具有挑戰(zhàn)性。 核磁共振光譜 ?核 磁共振波譜用于獲取蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)的信息。 ? Kurt W252。thrich 開創(chuàng)， 2022年諾貝爾化學(xué)獎。 ?核磁共振（ Nuclear Magic ResonanceNMR） ， 即核磁共振成像（ Nuclear Magic Resonance Imaging， NMRI），又稱磁共振成像（ Magic Resonance Imaging， MRI） ?NMR技術(shù)即核磁共振譜技術(shù)，是將核磁共振現(xiàn)象應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)測定的一項技術(shù)。 ?核磁共振譜與紫外光譜、紅外光譜和質(zhì)譜一起被稱為“四大名譜”。 ?核磁共振光譜學(xué)的基礎(chǔ) ? OneDimensional NMR Spectra. ? (A) 1HNMR spectrum of ethanol (CH3CH2OH) shows that the chemical shifts for the hydrogen are clearly resolved. ? (B) 1HNMR spectrum from a 55 amino acid fragment of a protein with a role in RNA splicing shows a greater degree of plexity. A large number of peaks are present and many overlap. ? The Nuclear Overhauser Effect. The nuclear Overhauser effect (NOE) identifies pairs of protons that are in close proximity. ? (A) Schematic representation of a polypeptide chain highlighting five particular protons. Protons 2 and 5 are in close proximity (~4 197。 apart), whereas other pairs are farther apart. ? (B) A highly simplified NOESY spectrum. The diagonal shows five peaks corresponding to the five protons in part A. The peaks above the diagonal and the symmetrically related one below reveal that proton 2 is close to proton 5. ? Detecting Short ProtonProton Distances. ? A NOESY spectrum for a 55 amino acid domain from a protein having a role in RNA splicing. Each offdiagonal peak corresponds to a short protonproton separation. ? This spectrum reveals hundreds of such short protonproton distances, which can be used to determine the threedimensional structure of this domain. ? Structures Calculated on the Basis of NMR Constraints. ? (A) NOESY observations show that protons (connected by dotted red lines) are close to one another in space. ? (B) A threedimensional structure calculated with these proton pairs constrained to be close together. ? A Family of Structures. ? A set of 25 structures for a 28 amino acid domain from a zincfingerDNAbinding protein. The red line traces the average course of the protein backbone. Each of these structures is consistent with hundreds of constraints derived from NMR experiments. The differences between the individual structures are due to a bination of imperfections in the experimental data and the dynamic nature of proteins in solution. ? 900MHz, T NMR Mag at HWBNMR, Birmingham Cryoelectron microscopy ?Electron cryomicroscopy (cryoEM or cryoelectron microscopy) 是一種形式的電子顯微學(xué)（ EM ） ， 研究的樣本是在 結(jié)晶 溫度（一般液態(tài)氮） 的 ? 電子 晶 體 顯微圖是三維圖像 ? 這種方法可能提供一種新的建立近天然蛋白質(zhì)骨 架或 其他大分子模型的的解決方案。 ? CryoEM是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的 發(fā)展 ? Wen Jiang, Matthew L. Baker, Joanita Jakana, Peter R. Weigele, Jonathan King amp。 Wah Chiu Backbone structure of the infectious 15 virus capsid revealed by electron cryomicroscopy Nature 451, 11301134 (28 February 2022) ? authors ： ? Markey Center for Structural Biology, Department of Biological Sciences, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA ? National Center for Macromolecular Imaging, Verna and Marrs McLean Department of Biochemistry and Molecular Biology, Baylor College of Medicine, Houston, Texas 77030, USA ? Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA Infectious bacteriophage epsilon 15 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測 背景知識 ?生物細胞種有許多蛋白質(zhì) ， 生物學(xué)界常常將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分為 4級結(jié)構(gòu) 。 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)往往決定了其功能，因此，如何揭示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是非常重要的工作。 ?經(jīng)過多年努力，結(jié)構(gòu)測定的方法得到了很好的發(fā)展，常用的有核磁共振和 X光晶體衍射。 然而由于實驗測定比較耗時和昂貴，某些不易結(jié)晶的蛋白質(zhì)不適用。相比之下，測定蛋白質(zhì)氨基酸序列則比較容易。因此如果能夠從一級序列推斷出空間結(jié)構(gòu)則是非常有意義的工作。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測 ? 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測是生物信息學(xué)和理論化學(xué)一個最重要的目標 ? 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測是非常重要 ： ?醫(yī)學(xué)（例如，在藥物設(shè)計） ?生物技術(shù)（如設(shè)計新的酶） ?預(yù)測三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)及其氨基酸序列，有時甚至包括額外的有關(guān)資料。 結(jié)構(gòu)預(yù)測流程 蛋白質(zhì)序列 相似性搜索數(shù)據(jù)庫 蛋白質(zhì)序列是否符合已知的 3 D結(jié)構(gòu) ? 蛋白家族 ,結(jié)構(gòu)域 ,聚類分析 與 已知結(jié)構(gòu)關(guān)系 ? 結(jié)構(gòu)分析 3 D 比較 建 模 預(yù)測三維結(jié)構(gòu) 有一個預(yù)言結(jié)構(gòu) ? 實驗室的三維分析 yes no no no 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測主要有兩大類方法 ?（ 1）理論分析方法 ： 通過理論計算（如分子力學(xué)、分子動力學(xué)計算）進行結(jié)構(gòu)預(yù)測。 ?（ 2）統(tǒng)計的方法 ： 對已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)進行統(tǒng)計分析，建立序列到結(jié)構(gòu)的映射模型，進而根據(jù)映射模型直接從氨基酸序列對未知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)預(yù)測結(jié)構(gòu)。 ?包括： ?經(jīng)驗性方法 ?結(jié)構(gòu)規(guī)律提取方法 ?同源模型化方法 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測 的統(tǒng)計 學(xué) 方法 ?同源性（ Homology）方法 ?從頭計算（ Ab initio） 方法 ?穿線法 (Threading)方法： （折疊識別方法） 同源模型化方法 ?主要思想： 對于一個未知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，找到一個已知結(jié)構(gòu)的同源蛋白質(zhì)，以該蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為模板，為未知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)建立結(jié)構(gòu)模型。 ?依據(jù)： 任何一對蛋白質(zhì)，如果兩者的序列等同部分超過 30%，則它們具有相似的三維結(jié)構(gòu)，即兩個蛋白質(zhì)的基本折疊相同，只是在非螺旋和非折疊區(qū)域的一些細節(jié)部分有所不