同源建模詳細(xì)-整理版

1、西大Song2013.5.3報(bào)告內(nèi)容1、同源建模的基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)生物學(xué)2、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測之同源建模3、同源建模的基本步驟4、同源建模常用軟件介紹-在線服務(wù)器5、同源建模常用軟件介紹-Modeller6、模型質(zhì)量檢測1、結(jié)構(gòu)生物學(xué) 結(jié)構(gòu)生物學(xué)是以生物大分子特定空間結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的特定運(yùn)動與生物學(xué)功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，來闡明生命現(xiàn)象及其應(yīng)用的科學(xué)。 以生物大分子三級結(jié)構(gòu)的確定作為手段，研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，探討生物大分子的作用機(jī)制和原理作為研究目的。三維結(jié)構(gòu)折疊進(jìn)化關(guān)系晶體或高濃度溶液中蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)突變、單核苷酸及保守殘基的分布蛋白質(zhì)配體復(fù)合物不同基團(tuán)的相關(guān)性形態(tài)和靜電屬性表面殘基暴露與分子構(gòu)成

2、推測相互作用界面晶胞堆積抗原位點(diǎn)及表面修飾縫隙（酶活性位點(diǎn)）催化簇/結(jié)構(gòu)功能motif催化機(jī)制配體和功能位點(diǎn)生物多聚態(tài)總結(jié)來說三維結(jié)構(gòu)功能作用機(jī)制分子間互作功能注釋指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能確認(rèn)功能位點(diǎn)設(shè)計(jì)和改造蛋白藥物靶標(biāo)設(shè)計(jì)X- 射線晶體衍射（X-ray）多維核磁共振（ NMR ）冷凍電子顯微鏡結(jié)構(gòu)生物學(xué)主要研究方法高濃度水溶液精確度X-ray晶體，準(zhǔn)確度最高細(xì)胞和細(xì)胞器PDB數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（Protein Data Bank,PDB）是一個生物大分子(如蛋白質(zhì)和核酸)數(shù)據(jù)庫, 內(nèi)容包括由全世界生物學(xué)家和生物化學(xué)家上傳的蛋白質(zhì)或核酸的X光晶體衍射或者NMR核磁共振結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。截止2013.4.28

3、，PDB數(shù)據(jù)庫已測結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)87368，而該庫中包含的一級序列有2200W。通過實(shí)驗(yàn)測定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足研究需要，于是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測就成為研究結(jié)構(gòu)生物學(xué)的一個有效手段。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測之同源建模蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測方法：同源建模，折疊識別和從頭計(jì)算。同源建?；驹恚?1、一個蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)由其氨基酸序列唯一的決定。由一級結(jié)構(gòu)，在理論上，足以獲取其二級、三級結(jié)構(gòu)。 2、三級結(jié)構(gòu)的保守型遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一級結(jié)構(gòu)的保守型。應(yīng)用限制：模板蛋白和目標(biāo)蛋白的序列一致性需要大于30%同源建模的基本步驟1、模板蛋白搜索 PDB數(shù)據(jù)庫、BLAST(或PSI-BLAST) 、獲取模板（一個或多個）2、比對結(jié)果的校正3、

4、主鏈生成4、環(huán)區(qū)建模5、模型優(yōu)化6、合理性檢測同源建模在線服務(wù)器Swiss-modelI-TASSERHOMCOS 1.0ESyPred3D同源建模軟件圖形化軟件PymolPDB-viewerJmolRasmolSWISS-MODELSWISS-MODEL: 網(wǎng)址/非專業(yè)人士應(yīng)用最為廣泛的一個在線建模服務(wù)器。特點(diǎn)：簡單、自動化、對學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)免費(fèi)。Automated modeAutomated mode:自動模式，可以稱為是最傻瓜的方式提交自己的氨基酸序列+郵箱即可適用：一致性較高時郵箱郵箱模型命名模型命名氨基酸序列氨基酸序列Swiss-por

5、t/TrEMBLSwiss-port/TrEMBL登錄號登錄號Alignment modeAlignment mode: 比對模式提交目標(biāo)蛋白與模板蛋白的序列比對結(jié)果(FASTA,MSF,ClustalW等格式) 適用：1、較高的相似性 2、利用Auto模式未必能找到最合適模板的情況 3、使用者有目的的使用特定的模板蛋白 (比如具有更為相似的活性位點(diǎn)結(jié)果，而不是更為相似的整體結(jié)構(gòu))郵箱郵箱模型命名模型命名比對后的序列比對后的序列比對文件比對文件Project modeProject mode:項(xiàng)目模式 難以直接通過序列比對獲得模板 需要人工插入調(diào)節(jié)(借助蛋白結(jié)構(gòu)編輯軟件deepview) 可以

6、將前兩種模式模建出的蛋白進(jìn)行人為調(diào)整適用：相似性不高 I-TASSAR I-TASSAR: /I-TASSER/*也可以下載本地安裝包評價：根據(jù)結(jié)果質(zhì)量檢驗(yàn)，該服務(wù)器應(yīng)該是自動建模的軟件里是結(jié)果最詳細(xì)的，二級結(jié)構(gòu)、top10模型、配體結(jié)合位點(diǎn)等等。缺點(diǎn)：計(jì)算結(jié)果時間比較長 結(jié)果需要進(jìn)一步優(yōu)化HOMCOS 1.0HOMCOS 1.0：tein.osaka-u.ac.jp/homcos/同源二聚體建模異源二聚體建模識別可能的互作蛋白ESyPred3DESyPred3D ：http:/www.unam

7、ur.be/sciences/biologie/urbm/bioinfo/esypred/評價：自動建模預(yù)測服務(wù)程序，ESyPred3D在目標(biāo)-模板比對這一步做出的結(jié)果較好,且在預(yù)測序列與模板序列相似度差時有較好的模型預(yù)測效果。Modeller該軟件由Sali lab開發(fā)，目前最新的版本是9.11，可在win下和linux運(yùn)行，需要對應(yīng)版本的python （ 0.2ERRATOverall quality factor值越高越好，一般高解析度的晶體結(jié)構(gòu)該值可以達(dá)到95，而對于解析度一般的來說該值只能到91左右。本例中的ERRAT值為68.280, 還需要繼續(xù)優(yōu)化改進(jìn)。Chiron進(jìn)行優(yōu)化我們考慮采用計(jì)算量較少的Chiron服務(wù)器對模建結(jié)構(gòu)的clash進(jìn)行處理。Chiron服務(wù)器/chiron/processManager.php修正前修正后模型質(zhì)量再檢測用SAVES服務(wù)器對于