SWISSMODEL蛋白質(zhì)結構預測

1、SWISS-MODEL蛋白質(zhì)結構預測1993年,開創(chuàng)了自動建模的先河,并且它是訖今為止應用SWISS-MODEL是一項預測蛋白質(zhì)三級結構的服務，它利用同源建模的方法實現(xiàn)對一段未知序列的三級結構的預測。該服務創(chuàng)建于最廣泛的免費服務之一。同源建模法預測蛋白質(zhì)三級結構一般由四步完成：1.從待測蛋白質(zhì)序列出發(fā)，搜索蛋白質(zhì)結構數(shù)據(jù)庫（如PDB,SWISS-PROT等），得到許多相似序列（同源序列），選定其中一個（或幾個）作為待測蛋白質(zhì)序列的模板；待測蛋白質(zhì)序列與選定的模板進行再次保守位置盡量對齊；建模：調(diào)整待測蛋白序列中空間結構待測蛋白質(zhì)空間結構利用能量最小化原理，使待測蛋白質(zhì)比對，插入各種可能的空位使

2、兩者的主鏈各個原子的位置，產(chǎn)生與模板相同或相似的模型；側鏈基團處于能量最小的位置。最后提供給用戶的是經(jīng)過如上四步（或重復其中某幾步）后得到的蛋白質(zhì)三級結構。SWISS-MODEL工作模式SWISS-MODEL服務器是以用戶輸入信息的最小化為目的設計的，即在最簡單的情況下，用戶僅提供一條目標蛋白的氨基酸序列。由于比較建模程序可以具有不同的復雜性，用戶輸入一些額外信息對建模程序的運行有時是有必要的，比如，選擇不同的模板或者調(diào)整目標模板序列比對。該服務主要有以下三種方式:FirstApproachmode（簡捷模式）：這種模式提供一個簡捷的用戶介面：用戶只需要輸入一條氨基酸序列，服務器就會自動選擇合

3、適的模板。或者，用戶也可以自己指定模板（最多條），這些模板可以來自模板數(shù)據(jù)庫（也可以是用戶選擇的含坐標參數(shù)的模板文件）。如果一條模板與提交的目標序列相似度大于25%，建模程序就會自動開始運行。但是，模板的可靠性會隨著模板與目標序列之間的相似度的降低簡捷模式（常規(guī)）而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大于25個殘基的單鏈蛋白三維結構預測。AlignmentInterfaced比對界面）：這種模式要求用戶提供兩條已經(jīng)比對好的序列，并指定哪一條是目標序列，哪一條是模板序列（模板序列應該對應于模板數(shù)據(jù)庫中一條已經(jīng)知道其空間結構的蛋白序列）。服務器會依據(jù)用戶提供的

4、信息進行建模預測。Projectmode（工程模式）：手工操作建模過程：該模式需要用戶首先構建一個DeepView工程文件，這個工程文件包括模板的結構信息和目標序列與模板序列間的比對信息。這種模式讓用戶可以控制許多參數(shù)，例如：模板的選擇，比對中的缺口位置等。此外，這個模式也可以用于“firstapproachmode簡捷模式”輸出結果的進一步加工完善。此外，SWISS-MODEL還具有其他兩種內(nèi)容上的模式：Oligomermodeling（寡聚蛋白建模）:對于具有四級結構的目標蛋白，SWISS-MODEL提供多聚模板的模式，用于多單體的蛋白質(zhì)建模。這一模式彌補了簡捷模式中只能提交單個目標序列,

5、不能同時預測兩條及以上目標序列的蛋白三維結構的不足。GPCRmode（G蛋白偶聯(lián)受體模式）：是專門對7次跨膜G蛋白偶聯(lián)受體的結構預測。SWISS-MODEL工作原理12345步搜索合適檢查序列與模板啟動ProModII的運用Gromos96得到能量驟的模板的匹配程度ProModII算結果最低狀態(tài)運算程序FirstApproachMode(regular)FirstApproachMode(withuser-definedtemplates)簡捷模式(使用用戶優(yōu)化模板)OptimiseMode優(yōu)化模式1步驟程序/方法數(shù)據(jù)庫結果11BLASTP2ExNRL-3D能找到靶序列與已知結構序列的所有相似

6、點12SIM能夠?qū)⑿蛄邢嗨菩源笥?5%的序列或比20個殘基大的已構建模型選擇出來。另步將會預測到那些能夠根據(jù)不相關的模板構建的結構域。13生成ProModll輸入文件14ProModllExPDB生成所有模型15Gromos96所有模型能量最小化示例FirstApproachRequest提交:SWISS-PROTACcodeP25445FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)獲得:兩條模板OnefortheDEATHdomain(intracellular)andonefortheliganddomain(extr

7、acellular)而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大TracelogAlignMasteroutputLengthoftargetsequence:335residuesSearchingsequencesofknown3DstrueturesFoundllDDF.pdbwithP(N)=3.4e-59FoundllCDF.pdbwithP(N)=1.6e-13FoundllEXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21EXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21NCF.pdbwithP(N)=1.5e-09Found

8、21TNR.pdbwithP(N)=1.5e-09FoundllNCF.pdbwithP(N)=1.5e-09ExtractingtemplatesequencesRunningpair-wisealignmentswithtargetsequenceSequenceidentityoftemplateswithtarget:llDDF.pdb:100%identityllCDF.pdb:37.33%identityllEXT.pdb:26.4%identity21EXT.pdb:26.4%identity21NCF.pdb:26.4%identity21TNR.pdb:26.4%identi

9、tyllNCF.pdb:26.4%identityLookingfortemplategroupsGlobalalignmentoverview:TagetSequence:llDDF.pdbllCDF.pdbllEXT.pdb21EXT.pdb21NCF.pdb21TNR.pdbllNCF.pdbAlignMasterfound2regionstomodelseparately:1:Usingtemplate(s)llDDF.pdb2:Usingtemplate(s)llCDF.pdbllEXT.pdbllNCF.pdb21EXT.pdb21NCF.pdb21TNR.pdbCreatingB

10、atchfilesforProMod(ifany):ExitingAlignMasterProModIItracelogforBatch.1SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentSPDBV:AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsSPDBV:DumpingSequenceAlignmentSPDBV:D

11、umpingPreliminaryModelSPDBV:Done.ProModIItracelogforBatch.2SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21NCF:someaminoacidssidechainatomsaremissingreconstruetingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21TNR:someaminoacidssidechainatomsaremissingre

12、construetingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentSPDBV:WeightingBackbonesSPDBV:

13、AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsTOC o 1-5 h zSPDBV:TryingLigatingfromresidue137to139SPDBV:TryingLigatingfromresidue137to140SPDBV:NumberofLigationsfound:(2)SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to155SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to156SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPDBV:TryingLigatin

14、gfromresidue159to161SPDBV:TryingLigatingfromresidue158to161SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue88to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to91SPDBV:DumpingSequenceAlignmentSPDBV:DumpingPreliminaryModelSPDBV:Done.Gromos96tracelogforBatch.

15、1NowrunningPROCS1onfilebatchprocs0.dat.Done.NowrunningPROCS2onfilebatch-procs1.dat.Done.NowrunningPROGMTonfilebatchprocs2.dat.Done.NowrunningPROGCHonfilebatchprocs2.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatchprogch.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatchpromd0.dat.Done.DetectionofSSBondswithinbatch.Gromos96trac

16、elogforBatch.2.Done.Done.Done.Done.Done.Done.NowrunningPROCS1onfilebatchprocs0.datNowrunningPROCS2onfilebatchprocs1.datNowrunningPROGMTonfilebatchprocs2.datNowrunningPROGCHonfilebatchprocs2.datNowrunningPROMDonfilebatchprogch.dat.NowrunningPROMDonfilebatchpromd0.dat.DetectionofSSBondswithinbatch.TOC

17、 o 1-5 h zSSBondsdetection:#1:91105SSBondsdetection:#2:6681SSBondsdetection:#3:6989SS-Bondsdetection:#4:2544SS-Bondsdetection:#5:4763SampleCo-ordinatefileRecordtypeAnnotationHEADERHeaderline.TITLEUser-suppliedtitleorSWISS-PROTentryDEline.EXPDTAAlwaysTHEORETICALMODEL.JRNLPleasesitethesereferencesinca

18、seofpublicationREMARK3Briefdescriptionofmodellingmethodandminimisationparameters.REMARK5Descriptionofthetemplatesusedtobuildthemodel.REMARK999DescriptionofmodelsequencewithrespecttocorrespondingSWISS-PROTentry.SEQALISequencealignmentgeneratedbyProModII.HEADERSWISS-MODEL(AutomatedProteinModellingServ

19、er)ACCODEP25445_C00002DATE19-FEB-1998TITLEFASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)TITLE2(APO-1ANTIGEN)(CD95ANTIGEN)COMPNDMOL_ID:1;COMPND2MOLECULE:FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS);COMPND3GENENAME:APT1ORFAS;SOURCEMOL_ID:1;SOURCE2ORGANISM_SCIENTIFIC:HOMOSAP

20、IENS;SOURCE3ORGANISM_COMMON:HUMAN;KEYWDSAPOPTOSIS;RECEPTOR;GLYCOPROTEIN;TRANSMEMBRANE;REPEAT;SIGNAL.EXPDTATHEORETICALMODELAUTHORProMod(SEEREFERENCEINJRNLRecords)JRNL1AUTHM.C.PEITSCHJRNL1TITLPROTEINMODELINGBYEMAILJRNL1REFBIO/TECHNOLOGYV.136581995JRNL1REFNISSN0733-222XJRNL2AUTHM.C.PEITSCHJRNL2TITLPROM

21、ODANDSWISS-MODEL:INTERNET-BASEDTOOLSFORJRNL2TITL2AUTOMATEDCOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL2REFBIOCHEM.SOC.TRANS.V.242741996JRNL3AUTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJRNL3TITLLARGE-SCALECOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL3REFPROTEOMERESEARCH:NEWFRONTIERSINFUNCTIONALJRNL3REF2GENOMICS.1771997JRNL4AUTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJ

22、RNL4TITLSWISS-MODELANDTHESWISS-PDBVIEWER:ANJRNL4TITL2ENVIRONMENTFORCOMPARATIVEPROTEINMODELLINGJRNL4REFELECTROPHORESISV.1827141997REMARK1REMARK2REMARK2RESOLUTION.NOTAPPLICABLE.SEEREMARK4.REMARK3REMARK3REFINEMENT.NONE.REMARK3REMARK3MODELLINGMETHOD.REMARK3PROGRAM:PROMOD2.0REMARK3AUTHORS:N.GUEX,M.C.PEIT

23、SCHREMARK3REMARK3ENERGYMINIMSATION.REMARK3PROGRAMGROMOS96REMARK3AUTHORSVANGUNSTERENREMARK3PARAMETERIFP43B1REMARK3TOPOLOGYFILEMTB43B1REMARK3METHOD1STEEPESTDESCENTREMARK3CYCLES1:200REMARK3CONSTRAINTS1:25/C-FACTORSREMARK3METHOD2CONJUGATEGRADIENTREMARK3CYCLES2:300REMARK3CONSTRAINTS2:2500/C-FACTORSREMARK

24、3REMARK4REMARK4THECOORDINATESINTHISENTRYREPRESENTAMODELSTRUCTURE.11而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大REMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARK44455555555555555555

25、5555555999999PROTEINDATABANKCONVENTIONSREQUIRETHAT*CRYST1*AND*SCALE*RECORDSBEINCLUDED,BUTTHEVALUESONTHESERECORDSAREMEANINGLESS.THISMODELISBASEDUPONTHECOORDINATESOF:PDBPDBENTRY1CDF.pdbRECEPTOR26-MAR-96THREE-DIMENSIONALTHEORETICALMODELOFTHELIGANDBINDINGDOMAINOFTHEHUMANBCELLRECPTORCD40ENTRY1EXT.pdbCHAI

26、NASIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORRECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.PDBENTRY1EXT.pdbCHAINBSIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORRECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.PDBPDBENTRY1NCF.pdbCHAINBSIGNALLINGPROTEINENTRY1TNR.

27、pdbCHAINRCOMPLEX(LYMPHOKINE/RECEPTOR)SEQUENCEREMARK999P25445_C00002SWSREMARK999P25445_C00002SWSDBREFP25445_C00002SEQALISEQALIP25445VTTVETQNLESEQALI11CDFTACREKQYLISEQALI11EXTSVCPQGKYIHSEQALI21EXTSVCPQGKYIHSEQALI21NCFVCPQGKYIHP25445P25445161SWS12-OCT-9409-MAY-941-38NOT200-335NOTP25445FASA_HUMANINATOMS

28、LISTINATOMSLIST391991MLGIWTLLPLVLTSVARLSSKSVNAQVTDINSKGLELRKTMD而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大SEQALIP25445sssssSEQALI11CDFsssssSEQALI11EXTsssssSEQALI21EXTsssssSEQALI21NCFsssssSEQALI21TNRsssSEQALISEQALISEQALIP25445YTDKAHFSSKSEQALI11CDFFLDTWNRETHSEQALI11EXTFTASENHLRHSEQALI21EXTFTASENHLRHSEQALI

29、21NCFFTASENHLRHSEQALI21TNRFTASENHLRHSEQALI21TNR1CPQGKYIHSEQALI51GLHHDGQFCHKPCPPGERKARDCTVNGDEPDCVPCQEGKE11-NS-Q-CCSLCQPGQKLVSDCTEF-TETECLPCGES-E11PQNNS-I-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S13PQ-NNSI-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S10-PQNNSICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S9P-QNN-SICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDT

30、DCRECESG-SSEQALI*.*.SEQALIP25445sssssssssssssssSEQALI11CDFsssssssssssssssSEQALI11EXTssssssssssssssssssSEQALI21EXTssssssssssssssssssSEQALI21NCFssssssssssssssssss而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大ssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIP25445101VCEHCDPCTKSEQALI21TNRCRRCRLCDEGHGLEVEINCTRTQNTKCRCKPNFFCNS

31、T-而降低，如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進行大SEQALI11CDF54CHQHKYCDPNLGLRVQQKGTSETDTICTCEEGWHCTSE-ACESCVLHRSSEQALI11EXT58CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21EXT60CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21NCF57CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21

32、TNR56CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI*.*SEQALIP25445ssssssssssssssssSEQALI11CDFssssssssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21NCFsssssssssssssssssssssssSEQALI21TNRsssssssssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIP25445149CEHGI-IKECTLT-SNTKCKEE

33、GSRSNLGWLCLLLLPIPLIVWVKRKEVQSEQALI11CDF102CSPGFGVKQIATGVSDTICESEQALI11EXT108CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLPQSEQALI21EXT110CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLP-SEQALI21NCF107CLN-GTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSN-SEQALI21TNR106CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSC-SEQALI*SE

34、QALIP25445sssssssssssssssSEQALI11CDFssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssshhhhhhSEQALI21EXTsssssssssssssssssssshhhhhSEQALI21NCFssssssssssssssssssssSEQALI21TNRssssssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIAGVMTLSQVKSEQALIP25445T11CDF197KTCRKHRKENQGSHESPTLNPETVAINLSDVDLSKYITTISEQALI11EXT158IENSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALISEQALIP25445247GFVRKNGVNEAKIDEIKNDNVQDTAEQKVQLLRNWHQLHGKKEAYDTLIKSEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI1