同源建模详细讲解-整理版.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master title style,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,西大,Song,2013.5.3,结构生物学与同源建模,报告内容,1,、同源建模的基础,-,结构生物学,2,、蛋白质结构预测之同源建模,3,、同源建模的基本步骤,4,、同源建模常用软件介绍,-,在线服务器,5,、同源建模常用软件介绍,-,Modeller,6,、模型质量检测,1,、,结构生物学,结构生物学是以生物大分子特定空间结构、结构的特定运动与生物学功能的关系为基础，来阐明生命现象及其应用的科学。,以生物大分子,三级结构,的确定作为手段，研究生物大分子的,结构与功能,关系，探讨生物大分子的,作用机制,和,原理,作为研究目的。,三维结构,折叠,进化关系,晶体或高浓度溶液中蛋白质的四级结构,突变、单核苷酸及保守残基的分布,蛋白质配体复合物,不同基团的相关性,形态和静电属性,表面残基暴露与分子构成,推测相互作用界面,晶胞堆积,抗原位点及表面修饰,缝隙（酶活性位点）,催化簇,/,结构功能,motif,催化机制,配体和功能位点,生物,多聚态,总结来说,三维结构,功能,作用机制,分子间互作,功能注释,指导实验,验证功能,确认功能位点,设计和改造,蛋白,药物靶标设计,X-,射线晶体衍射,（,X-ray,）,多维核磁共振,（,NMR,）,冷冻电子显微镜,结构生物学主要研究方法,高浓度水溶液,精确度,X-ray,晶体,，准确度最高,细胞,和,细胞器,PDB,数据库,蛋白质数据库（,Protein Data Bank,PDB,）是一个,生物大分子,(,如蛋白质和核酸,),数据库,内容包括由全世界生物学家和生物化学家上传的蛋白质或核酸的,X,光晶体衍射,或者,NMR,核磁共振,结构数据。,截止,2013.4.28,，,PDB,数据库已测结构的蛋白质,87368,，而该库中包含的一级序列有,2200W,。,通过实验测定的蛋白质结构远远不能满足研究需要，于是,蛋白质结构预测,就成为研究结构生物学的一个有效手段。,蛋白质结构预测之,同源建模,蛋白质结构预测方法：,同源建模,，,折叠识别,和,从头计算,。,同源建模,基本原理：,1,、,一个蛋白质的结构由其氨基酸序列,唯一,的决定。,由,一级,结构，,在理论上,，,足以获取其,二级、三级,结构,。,2,、,三级结构的保守型远远大于一级结构的保守型。,应用限制模板蛋白和目标蛋白的序列一致性需要,大于,30%,同源建模的基本步骤,1,、,模板,蛋白搜索,PDB,数据库,、,BLAST(,或,PSI-BLAST),、,获取,模板（一个或多个）,2,、,比对结果的校正,3,、,主链生成,4,、,环区建模,5,、,模型优化,6,、合理性检测,同源建模在线服务器,Swiss-model,I-TASSER,HOMCOS 1.0,ESyPred3D,同源建模软件,图形化软件,Pymol,PDB-viewer,Jmol,Rasmol,SWISS-MODEL,SWISS-MODEL:,网址,swissmodel.expasy.org/,非专业人士应用最为广泛的一个,在线建模服务器,。,特点：,简单,、,自动化,、对,学术团队免费,。,Automated mode,Automated mode:,自动模式，可以称为是最傻瓜的方式,提交自己的,氨基酸序列,+,邮箱,即可,适用：一致性较高,时,邮箱,模型命名,氨基酸序列,Swiss-port/TrEMBL,登录号,Alignment mode,Alignment mode:,比对模式,提交目标蛋白与模板蛋白的,序列比对结果,(FASTA,MSF,ClustalW,等格式,),适用：,1,、,较高的相似性,2,、,利用,Auto,模式未必能找到最合适模板的情况,3,、,使用者有目的的使用特定的模板蛋白,(,比如具有,更为相似的活性位点,结果，而,不是更为相似的整体结构,),邮箱,模型命名,比对后的序列,比对文件,Project mode,Project mode:,项目模式,难以,直接通过序列比对获得,模板,需要,人工插入调节,(,借助蛋白结构编辑软件,deepview,),可以,将前两种模式模建出的蛋白进行,人为调整,适用：,相似性不高,I-TASSAR,I-TASSAR:,zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/,*,也可以下载本地安装包,评价：根据结果质量检验，,该服务器应该是,自动建模的软件里是结果最,详细的，,二级结构,、,top10,模型,、,配体结合位点,等等。,缺点,：计算,结果,时间比较长,结果需要进一步优化,HOMCOS 1.0,HOMCOS 1.0,：,strcomp.protein.osaka-u.ac.jp/homcos/,同源二聚体建模,异源二聚体建模,识别可能的互作蛋白,ESyPred3D,ESyPred3D,：,www.unamur.be/sciences/biologie/urbm/bioinfo/esypred/,评价：,自动建模,预测服务程序，,ESyPred3D,在目标,-,模板比对这一步做出的结果较好,且在预测序列与模板序列相似度差时有较好的模型预测效果。,Modeller,该软件由,Sali lab,开发，目前最新的版本是,9.11,，可在,win,下和,linux,运行，需要对应版本的,python,（,0.2,ERRAT,Overall quality factor,值越高越好，一般高解析度的晶体结构该值可以达到,95,，而对于解析度一般的来说该值只能到,91,左右。本例中的,ERRAT,值为,68.280,还,需要,继续,优化,改进。,Chiron,进行优化,我们考虑采用计算量较少的,Chiron,服务器对模建结构的,clash,进行处理。,Chiron,服务器,troll.med.unc.edu/chiron/processManager.php,修正前,修正后,模型质量再检测,用,SAVES,服务器,对于经过处理的蛋白结构进行评价,优化前,优化后,77.419,68.280,优化前,优化后,后续优化,结构方面：,利用,MD,对整个结构进行进一步的松弛，以去除不合适的,clash,。,能量方面：,利用,Gromacs,对蛋白结构进行能量最小化。,谢谢！,