ANTHEPROT50簡(jiǎn)單使用說明

1、ANTHEPROT 5.0 簡(jiǎn)單使用說明生物技術(shù) 2002 房磊 021402144生物的化學(xué)， 就是蛋白質(zhì)與核酸的化學(xué)。 對(duì)蛋白質(zhì)的研究是生物化學(xué)領(lǐng)域一 個(gè)非常重要的部分。 但是眾多蛋白質(zhì)的復(fù)雜序列數(shù)據(jù)， 其分析工作是一個(gè)非常困 難的工作。用人工的方法是很難完成如此大量的分析工作的。 運(yùn)用計(jì)算機(jī)， 利用 一定的運(yùn)算規(guī)則， 對(duì)眾多的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)， 進(jìn)行蛋白序列分析就是最好的解決 方法。蛋白序列分析軟件包 ANTHEPROT 5.0 正是這樣的一個(gè)程序包。蛋白序列分析軟件包 ANTHEPROT 5.0 是法國的蛋白質(zhì)生物與化學(xué)研究院 ( Institute of Biology and Che

2、mistry of Proteins)開發(fā)的蛋白質(zhì)研究軟件包。軟件 包包括了蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域所包括的大多數(shù)內(nèi)容，功能非常強(qiáng)大。應(yīng)用此軟件包， 使用個(gè)人電腦， 便能進(jìn)行各種蛋白序列分析與特性預(yù)測(cè)。 包括：進(jìn)行蛋白序列二 級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)；在蛋白序列中查找符合 PROSITES 數(shù)據(jù)庫的特征序列；繪制出蛋 白序列的所有理化特性曲線；在 Internet 或本地蛋白序列數(shù)據(jù)庫中查找類似序 列；計(jì)算蛋白序列分子量， 比重與各蛋白殘基百分組成； 計(jì)算蛋白序列滴定曲線 與等電點(diǎn)；選定一個(gè)片段后，繪制 Helical Wheel 圖；進(jìn)行點(diǎn)陣圖( Dot Plot ) 分析；計(jì)算信號(hào)肽潛在的斷裂位點(diǎn)等功能。更重要的

3、是此軟件包為免費(fèi)軟件。軟件分為三個(gè)版本， 分別用于 Unix 系統(tǒng)，DOS系統(tǒng)與 WINDOWS95 或 98 系統(tǒng)，以用于 WINDOWS 系統(tǒng)的版本為例，介紹一下這個(gè)軟件的基本用法。軟件包為一個(gè)自解壓執(zhí)行文件， 文件名 Anthe_5_0.exe，大小為 2,013,184 字節(jié)。執(zhí)行此文件，輸入解壓后存放的目錄名，便可將所有文件解壓在此目錄下。其文件如下圖是極其簡(jiǎn)單的相關(guān)介紹，基本無任何用，可以解處。但是在軟件目錄中的自解壓壓縮文件 doc_ant.exe 文件壓在另一個(gè)目錄，是 HTML 格式的介紹文件，對(duì)軟件進(jìn)行了一些較詳細(xì)說明介 紹。如圖運(yùn)行 Documentation_anthe

4、prot.html即可。主程序名為 Anthewin ，雙擊便打開了ANTHEPROT 5.0主窗口。也可以在桌面上建立它的快捷方式， 雙擊快捷方式運(yùn)行 ANTHEPROT 5.0 主程序。通過主程序，我們可以載入蛋白序列，對(duì)序列進(jìn)行編輯、打印、拷貝、改 變?cè)O(shè)定等操作，可以在此調(diào)用各種所需的分析工具，對(duì)蛋白序列進(jìn)行分析。 一 序列編輯功能ANTHEPROT 5.0 的主窗口便是其序列編輯窗口，如圖 :可以使用按鍵或菜單中的 File/Open（或快捷鍵 Ctrl+0） 命令打開各 種序列文件（其他按鈕在后面說明） ，程序識(shí)別的文件類型包括：?jiǎn)涡蛄形募袷剑?*.SEQ，（ANTHEPROT 3

5、.3 支持以下格式的單序列文件： DNA/Strider 格式、 EMBL 格式、 NBRF 格式、 Pearson/Fasta格式、 PIR 格式與 IG/Stanford 格式 ）;含有多個(gè)蛋白序列的蛋白數(shù)據(jù)庫文件： *.BAS ，（以 Pearson/Fasta格式添加序 列，上限為 30 條序列或 32K 文件大小 ）;ClustalV 或 ClustalW 文件： *.ALN 含有 ClustalW格式的多隊(duì)列； 含有多隊(duì)列的 Multalin 4.1 格式文件： *.MUL ；在 Prosite 蛋白數(shù)據(jù)庫中查尋出 Site 結(jié)果的文件： *.SIT ， 蛋白質(zhì)原子空間結(jié)構(gòu)的 PD

6、B格式文件： *.PDB ； 使用 IBCP（http:/wwww.ibcp.fr/predict.html ）服務(wù)器預(yù)測(cè)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)所獲 得的結(jié)果文件格式： *.CNS ；序列可以從 ANTHEPROT 編輯窗口以鍵盤輸入，或者以 *.SEQ 等文件格式 載入，也可以從其它文件復(fù)制粘貼到編輯窗口。最簡(jiǎn)單的序列格式為 Pearson/Fasta格式，為文本格式文件，帶有 開始的為序列蛋白的名稱，其后便 是蛋白序列。下面為一個(gè)此格式的例子：MBNVLSEGEWQLVLHVWAKVEADV AGHGQDILIRLFKSHPETLEKFDRFKHLKTEAEMKASEDL KKHGVTVLTALGA

7、ILKKKGHHEAELKPLAQSHA TKHKIPIKYLEFISEAIIHVLHSRHPGD FGADAQGAMNKALELFRKDIAAKYKELGYQG程序支持的一些編輯功能如下： 取消，恢復(fù)（ Undo）：Ctrl+Z 。 查找 Ctrl+T 。支持復(fù)制與粘貼。 可以自定義字符顏色，背景色與打印字體。可打印序列文件。輸入或載入序列后，便同時(shí)打開了一個(gè)圖像窗口，以彩圖的形式顯示出蛋白序列。不同的蛋白殘基以不同的顏色表示。 下面便是打開一個(gè)序列后的主程序窗口的例子：二工具欄與基本功能 當(dāng)序列格式識(shí)別后， Methods菜單便被激活， 相應(yīng)的快捷按鍵也出現(xiàn)在工具 欄中。如果序列格式未能識(shí)

8、別則不會(huì)出現(xiàn)下圖中新的工具按鈕。這些按鍵依次為：打開文件按鍵；存儲(chǔ)文件按鍵 ； 打印按鍵 ； 更改字體與格式按鍵更改設(shè)定顏色按鍵進(jìn)行蛋白序列二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)在蛋白序列中查找符合 PROSITES 數(shù)據(jù)庫的特征序列繪制出蛋白序列的所有理化特性曲線在 Internet 或本地蛋白序列數(shù)據(jù)庫中查找類似序列計(jì)算蛋白序列分子量，比重與各蛋白殘基百分組成計(jì)算蛋白序列滴定曲線與等電點(diǎn) ；選定一個(gè)片段后，繪制 Helical Wheel 圖進(jìn)行點(diǎn)陣圖( Dot Plot )分析；計(jì)算信號(hào)肽潛在的斷裂位點(diǎn)打開一個(gè)簡(jiǎn)單的幫助文件退出程序 三基本分析工具介紹 除了通過單擊快捷按鍵的方式進(jìn)行各種蛋白序列分析，通過菜單進(jìn)行

9、各種 操作也非常方便。下面讓我將一些主要分析工具的功能介紹一下：1. 點(diǎn)陣圖( Dot Plot )Dot Plot 分析方法對(duì)以下分析工作非常有用： 在一條序列內(nèi)查找重復(fù)序列； 在 2 條序列中不同位置查找類似片段；Dot在不同序列中查找同源性。Plot 或單擊按鍵只有當(dāng)程序載入一條序列時(shí)， 才可以激活 Dot Plot 程序，選擇菜單命令 運(yùn)行 Dot Plot 程序，可再選擇要進(jìn)行比較的第二條序列然后，再確定參數(shù)與限制條件，包括： 窗口尺寸：移動(dòng)片段的長(zhǎng)度 矩陣：選擇替代矩陣 下圖為含有兩個(gè)蛋白酶序列的點(diǎn)陣圖，兩個(gè)酶具有同源性，因?yàn)橛牲c(diǎn)陣圖 可以看到，基本上有非常好的斜線。但由于此斜線的

10、位置開始于位置115，很容易知道，水平軸的蛋白序列含有前體(由 1到第 114 個(gè)殘基組成)，也清楚地看 到，它們具有一個(gè)小的內(nèi)部重復(fù)片段(圖上非常短的紅線) 。2. 類似性查找（ Similarity Search ） 此程序用來在一個(gè)蛋白數(shù)據(jù)庫（可以是本地?cái)?shù)據(jù)庫，也可是網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫） 中，找出所有與給定序列具有同源性的序列選 擇菜 單 命令 Methods/Similarity Search/WWW or Local Fasta,或者 Methods/Similarity Search/WWW-Blast at PBIL NPS server 便實(shí)現(xiàn)在蛋白數(shù)據(jù) 庫中對(duì)類似性蛋白序列的查找。

11、 需注意， 如果在本地蛋白數(shù)據(jù)庫中查找， 需要先 下載 SwissProt蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫。 Prosite蛋白數(shù)據(jù)庫 1.4 兆 與 Swiss-Prot 蛋白數(shù) 據(jù)庫 41版， 85.7 兆左右，壓縮格式下載后，將其放置在 ANTHEPROT 5.0 同 一個(gè)目錄，便可在本地使用程序的檢索功能按鍵或選取菜單命令 Methods / Site3. 查找 Site/signature 在 ANTHEPROT 主窗口單擊 detection （Prosite），便進(jìn)行位點(diǎn)與特征序列的查找。程序查找給定序列是否存在 PROSITE 數(shù)據(jù)庫中已定義的特征序列，缺省設(shè)置為100%匹配，也可設(shè)定為Misma

12、tch 1 or （2 一到兩個(gè)不匹配）或者 Similarity leve（l 類似水平）。當(dāng)前 PROSITE 數(shù)據(jù)庫是 95 年 2 月發(fā)布的，共 1054 個(gè)不同位點(diǎn)與特征序列，含有兩個(gè)文件， PROSITE.DAT 與 PROSITE.DOC。此兩個(gè)文件必需均放在 ANTHEPROT 程序的 目錄下，程序才能進(jìn)行下圖為查找結(jié)束后程序輸出的結(jié)果：綠色的文字可連接到 PROSITE 文件中相應(yīng)的位置。需要知道的是，蛋白序列中找到的特征序列并不一定具有生物學(xué)意義，只 能說，查找的結(jié)果對(duì)尋找潛在的有意義片段具有很大幫助。4. 在序列數(shù)據(jù)庫中查找一個(gè)自定義的特征序列： Pattern sear

13、ch 選擇菜單命令 Databases/Patterns earch，便開始在網(wǎng)上的蛋白數(shù)據(jù)庫或本地 蛋白數(shù)據(jù)庫中查找含有自定義特征序列的蛋白。所定義的特征序列必需符合 PROSITE 規(guī)定的語法。語法規(guī)則如下：- 位置分隔符；- 允許此位置為括號(hào)內(nèi)的任何一個(gè)殘基；- 允許此位置為除了括號(hào)內(nèi)所包括的任何一個(gè)殘基；- x 代表任何殘基；- x(3) 代表任何 3 個(gè)氨基酸殘基，根據(jù)以上語法，如果要查找的特征序列為 N-PT-GM-x(2)-ILVM ，則序 列 N-P-K-G-H-V , N-T-L-K-G-M 將能夠找到，而序列 N-L-K-G-H-V , N-T-G-K-H-V 將不能找到。

14、查找結(jié)束后，所有找到的序列將以 Pearson 格式，以 SEQ_x.BAS 為文件名存儲(chǔ)在硬盤中。5. 預(yù)測(cè)物理化學(xué)特性曲線Antheprot 可以以圖示的方法，顯示出預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)的物理化學(xué)特性曲線， 下圖為一個(gè)親水性特性曲線的例子。 在圖中， 一個(gè)可移動(dòng)的光標(biāo)， 顯示了目前在 序列中的位置為 115，此位置的氨基酸殘基( L )顯示為紅色，同時(shí)顯示前 5 個(gè) 與后五個(gè)殘基(為 AIIHVLHSRHP )，特性值( -7)與參數(shù)( 5)也顯示在圖中。光標(biāo)可以如下方式移動(dòng)： 鼠標(biāo)左鍵在選定位置單擊； 方向鍵左或右為每次移動(dòng)一個(gè)位置； Shift+ 方向鍵左或右為每次移動(dòng)十個(gè)位置； 方向鍵上或下

15、為放大縮小?？娠@示的物理化學(xué)特性曲線包括： 親水曲線( Hydrophobicity profile ) 疏水曲線( Hydrophilicity profile ) 易溶性曲線( Solvent accessibility profile) 抗原性曲線( Antigenicity profile ) 跨膜區(qū)域曲線( transmembranous regions profile) 結(jié)合抗原性曲線( Combined antigenicity profile )6. 二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) Antheprot 提供了幾種方法進(jìn)行蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，包括：GOR I 方法：在菜單中選擇 Method/Se

16、condary structure prediction/Garnier et alGibrat 方法：在菜單中選擇 Method/Secondary structure prediction/Gibrat et alDouble Prediction Method DPM 方法：在菜單中選擇 Method/Secondary按鍵或在菜單中選擇structure prediction/DPMHomologue 方 法 ： 在 菜 單 中 選 擇 Method/Secondary structure prediction/LevinPredator 方法：在菜單中選擇 Method/Second

17、ary structure prediction/ Predator 或全部使用以上幾種方法：?jiǎn)螕鬗ethod/Secondary structure prediction/All，其快捷鍵為 Ctrl+L 。 五種方法的輸出形式分別舉例如下：GOR I方法Homologue 方法Gibrat 方法Double Prediction Method DPM 方法Predator方法全部使用以上幾種方法的輸出形式為上圖中加入了自定義的由 X 射線衍射法確定的二級(jí)結(jié)構(gòu)圖，可以顯示在一個(gè)窗口，與其它預(yù)測(cè)的二級(jí)結(jié)構(gòu)相比較。自定義的二級(jí)結(jié)構(gòu)由以 *.XRA 為擴(kuò)展 名的文件輸入。其格式為 Pearson/

18、Fasta文件格式，下面是一個(gè) *.xra 文件的例子，MyoglobinCCCHHHHHHHHHHHHHHTTSHHHHHHHHHHHHHHHCHHHHHTCHHHHTCCSHH HHHHCHHHHHHHHHHHHHHHHHHTTTTCCHHHHHHHHHHHHHTTCCCHHHHHHHHHHHHHHHHHH CTTTTSHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHTCCCH 代表螺旋，圖中表示為藍(lán)色；E 代表折疊，圖中表示為橙色；T 代表轉(zhuǎn)角，圖中表示為綠色；C 代表其它松散結(jié)構(gòu)，圖中表示為黑色7. 計(jì)算蛋白序列分子量，比容與各蛋白殘基百分組成的計(jì)算。單擊程序可以非常方便地對(duì)蛋白序列

19、進(jìn)行分子量，比容與各蛋白殘基百分組成Methods/AA Composition, specific volume, M.Weight 便進(jìn)行計(jì)算?？旖萱I為 Ctrl+M 輸出形式如下：8. 計(jì)算蛋白序列滴定曲線與等電點(diǎn)ANTHEPRO5.0 還可根據(jù)一定算法， 對(duì)輸入的蛋白序列計(jì)算其滴定曲線與等圖a電點(diǎn)Ctrl+U 。單擊 按鍵或選取 Methods/Titration curve 便可進(jìn)行計(jì)算，快捷鍵為 輸出圖形如上圖 a。9. 選定一個(gè)片段后，繪制 Helical Wheel 圖Helical Wheel 圖。單擊ANTHEPRO4.3 還可先選定一個(gè)蛋白片段，繪制其 按鍵或選取 Methods/ Helical Wheel 便可進(jìn)行計(jì)算與繪制。在二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)輸出 窗口，用鼠標(biāo)左鍵定義起始點(diǎn)，用鼠標(biāo)右鍵定義結(jié)束點(diǎn)，選擇菜單命令 Helical Wheel，也可很方便的繪制此定義片段的 Helical Wheel 圖輸出圖形的例子如下： 在此窗口，單擊鼠標(biāo)左鍵放大圖形，單擊鼠標(biāo)右鍵縮小