【正文】 級結(jié)構(gòu)層面不同的蛋白質(zhì)將體現(xiàn)各自整體的結(jié)構(gòu)特征。 2. 膜蛋白三級結(jié)構(gòu)的基本特征 a～ c. 細(xì)菌視紫紅質(zhì)蛋白，結(jié)晶時(shí)結(jié)合了大量脂類()； d. 人淋巴細(xì)胞激活抗原 CD98()； e. 雞 β1 腎上腺素受體，七螺旋跨膜蛋白 ()并結(jié)合有其配體； f. 大腸桿菌 NANC離子通道蛋白 ()。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)組裝模式主要是全 α 螺旋、全 β 折疊、 α 螺旋 /β 折疊，還有少量 α 螺旋+β 折疊類。形成四級結(jié)構(gòu)全部依靠非共價(jià)鍵相互作用，且來自不同亞基的二級結(jié)構(gòu)間可發(fā)生強(qiáng)的相互作用以穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)，如生成跨亞基的更大 β 折疊結(jié)構(gòu)或 α 螺旋聚集體；其中，氫鍵、疏水相互作用和靜電作用是主要維持力。這些特征也是預(yù)測蛋白質(zhì)間相互作用時(shí)有用的輔助判據(jù)。 STRIDE程序 用特殊方法判定主鏈肽鍵之間的氫鍵是否存在并用二面角參數(shù)輔助識(shí)別指認(rèn)二級結(jié)構(gòu)。 最常見的結(jié)構(gòu)域約含有 100～ 200個(gè)氨基酸殘基，一般至少 40個(gè)、多的可至 400個(gè)以上；對于一個(gè)較大球狀蛋白質(zhì)分子來說，往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三維結(jié)構(gòu)體。 InterPro數(shù)據(jù)庫，是聯(lián)合 PROSITE、 PRINTS、Pfam和 ProDom 四個(gè)獨(dú)立完整的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫組成站點(diǎn)，它是將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域和功能位點(diǎn)加以統(tǒng)一建立的數(shù)據(jù)庫資源。 是目前分辨率最高的結(jié)構(gòu)測定方法，高通量晶體結(jié)構(gòu)分析中的幾大重要環(huán)節(jié)是：數(shù)據(jù)處理與分析、重原子的定位、密度修飾、分子替換、圖形整合、模型加工和確認(rèn)。 （二）核磁共振波譜分析 利用核磁共振原理，檢測分子質(zhì)量小于60kμ 的蛋白質(zhì)，通過對其核磁共振譜線特征參數(shù)的測定來分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，就是將原始資料利用傅里葉變換轉(zhuǎn)換為不同的峰值，然后采集各種不同的峰組成圖譜，并利用生物信息學(xué)方法篩選出具有特定結(jié)構(gòu)特征的圖譜。 與 X衍射晶體分析技術(shù)相比較， NMR技術(shù)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定的速度上、和研究的對象上都存在一定的限制，成本太高，步驟繁多。相對而言， NMR技術(shù)更適合小分子質(zhì)量以及水溶性較好培養(yǎng)晶體困難的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，對于蛋白質(zhì)折疊、局部動(dòng)力學(xué)或構(gòu)象分析、蛋白 蛋白相互作用， NMR更體現(xiàn)其優(yōu)越性。冷凍電鏡獲得的是處于天然狀態(tài)下未經(jīng)染色的分子的二維投影像。 由冷凍電鏡技術(shù)所獲得的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)與 X射線晶體技術(shù)非常相似，而且其信噪比非常低，并適合于內(nèi)在膜蛋白的分析。 冷凍電子顯微鏡技術(shù)與 X衍射晶體結(jié)構(gòu)分析方法比較 五、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的可視化 可視化分析蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，有利于從原子間相互作用的層次理解生命活動(dòng)過程的信息控制機(jī)制，更加有效地揭示分子在完成其功能過程中的演化情況，了解蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和各種微觀性質(zhì)與宏觀性質(zhì)之間的定量關(guān)系。 蛋白質(zhì)可視化免費(fèi)軟件 Pymol Pymol是強(qiáng)大的分子圖形顯示和基本特征測定系統(tǒng) Pymol可在 Pymol啟動(dòng)后顯示雙界面，對分子操作的常用命令界面，多種分析功能界面。 3. Dispaly下拉菜單中可顯示蛋白質(zhì)中每條肽鏈的序列和非蛋白質(zhì)成分 ，鼠標(biāo)左鍵單擊序列選中特殊待操作的殘基可同時(shí)顯示對象所在位置 ；還可設(shè)置背景 (論文中這類圖一般用白色背景，而報(bào)告中常用黑色背景以增加視覺效果 )； 4. Wizard中有對分子常用性質(zhì)測定模塊，包括距離、電荷等以及嘗試進(jìn)行蛋白質(zhì)分子改造的功能。 SCOP數(shù)據(jù)庫中 版本中詳細(xì)信息 蛋白質(zhì)種類 （ Class） 折疊子的數(shù)目 （ Folds） 超家族的數(shù)目 （ Superfamilies） 家族的數(shù)目 （ Families） 全 ?螺旋蛋白 284 507 871 全 ?折疊蛋白 174 354 742 ?螺旋和 ?折疊 147 244 803 ?螺旋 +?折疊 376 552 1055 復(fù)合結(jié)構(gòu)域蛋白 66 66 89 膜蛋白 58 110 123 小蛋白 90 129 219 總和 1195 1962 3902 三、蛋白質(zhì)分類數(shù)據(jù)庫 CATH 數(shù)據(jù)庫的名稱 CATH分別是數(shù)據(jù)庫中四種分類類別的第一個(gè)字母，即 C代表蛋白質(zhì)的種類（ class）； A代表蛋白質(zhì)中二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)架（ architecture）； T代表蛋白質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（ topology）；最后 H代表數(shù)據(jù)庫中最高層的分類類別 蛋白質(zhì)同源超家族（ homologous superfamily）。 CATH把蛋白質(zhì)分為 4類，即全 α 、全 β 、 α β （α/β 型和 α+β 型）和低二級結(jié)構(gòu)類。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域?qū)儆谕煌醇易? 。 獲得該查詢 1ucr的 PDB code、圖像和功能信息。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測 Prediction of Protein Structure 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的密碼隱藏在序列中 通過序列來解開蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 一種氨基酸序列只可能有一種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，這就是計(jì)算機(jī)預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義所在。這意味著可以根據(jù)物理、化學(xué)、生物學(xué)等知識(shí)來設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的能量函數(shù)，因此尋找這種最低自由能所代表的結(jié)構(gòu)。再通過結(jié)構(gòu)域的穩(wěn)定性，與折疊方面來確認(rèn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的子結(jié)構(gòu)。 1．通過蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)信息獲取結(jié)構(gòu)域信息 （三）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測相關(guān)軟件 以人基質(zhì)金屬蛋白酶 MMP14(Matrix metalloproteinase )序列為例，介紹 Jpred和SOMPA的二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法。 Jpred二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法 （ 1） 進(jìn)入 Jpred首頁 （ （ 2） 在 “ Sequence”下的 空白處直接輸入序列 ； 也可以選擇“ Advanced”高級模式 ， 選擇 Email提交方式或留空為網(wǎng)頁結(jié)果顯示 ， 輸入蛋白質(zhì)序列或者從電腦文件夾中獲取 ， 最后點(diǎn)擊 “ Make Prediction”； （ 3） 在電子郵箱中找到結(jié)果地址，在彈出的結(jié)果顯示界面選擇進(jìn)行簡單結(jié)果瀏覽、圖形化輸出等操作； （ 4） 分析結(jié)果 H：代表 α 螺旋； E：代表 β 折疊； ：代表無規(guī)則卷曲。 Jpred二級結(jié)構(gòu)預(yù)測 SOMPA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法 （ 1） 進(jìn)入 SOMPA主頁 (bin/?page=/NPSA/)； （ 2） 在 “ Paste a protein sequence below”下的空白處提交蛋白序列（原始序列），可以在參數(shù)中進(jìn)行符合我們要求的設(shè)置，然后點(diǎn)擊 “ SUBMIT”按鈕進(jìn)行分析； 人民衛(wèi)生出版社 8年制及 7年制臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)用 《 生物信息學(xué) 》 （ 3） 查看結(jié)果，主要含有 alpha helix (Hh)?螺旋，Extended strand (Ee)延伸鏈， Beta turn (Tt)?折疊，Random coil(Cc)無規(guī)卷曲。 Hh、 Cc和 Ee貫穿于整個(gè)氨基酸鏈 ， Tt主要分布在氨基酸鏈的第 300個(gè)氨基酸之后。該方法已相對成熟 ， 進(jìn)一步的研發(fā)主要在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 ， 使提煉的結(jié)構(gòu)模板更加接近其天然結(jié)構(gòu) 。 （二）比較建模法預(yù)測蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu) 比較建模法又稱為同源建模法（ Homology modeling）， 它是基于進(jìn)化相關(guān)的序列具有相似的三維結(jié)構(gòu)，且進(jìn)化過程中三維結(jié)構(gòu)比序列保守而利用進(jìn)化相關(guān)的結(jié)構(gòu)模板信息建模。 3. 比較建模法的局限性 傳統(tǒng)的比較建模是通過 PSIBLAST找到已知結(jié)構(gòu)的相關(guān)蛋白 。因此 ， 比較建模和折疊識(shí)別在基于模板的建模方法中的區(qū)別現(xiàn)已十分模糊 。 蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測服務(wù)通過因特網(wǎng)對公眾免費(fèi)開放 (同源建模 )： 瑞士生物信息研究所 SWISSMO