蛋白质结构与功能预测课件

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1、蛋白质结构与功能预测蛋白质结构与功能预测20072007年年1212月月DNA sequenceProtein sequenceProtein structureProtein function蛋白质序列分析蛋白质序列分析蛋白质一级序列蛋白质一级序列蛋白质基本理化性质分析蛋白质基本理化性质分析蛋白质亲疏水性分析蛋白质亲疏水性分析跨膜区结构预测跨膜区结构预测卷曲螺旋预测卷曲螺旋预测翻译后修饰位点预测翻译后修饰位点预测蛋白质二级结构蛋白质二级结构蛋白质二级结构预测蛋白质二级结构预测蛋白质序列信号位点分析蛋白质序列信号位点分析蛋白质超二级结构蛋白质超二级结构蛋白质结构域分析蛋白质结构域分析蛋白质三级

2、结构蛋白质三级结构蛋白质三维结构模拟蛋白质三维结构模拟蛋白质分类蛋白质分类蛋白质家族分析蛋白质家族分析蛋白质序列分析主要内容蛋白质序列分析主要内容ExPASy（Expert Protein Analysis System）Tools（http:/expasy.org/tools/）蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础 蛋白质的基本性质：蛋白质的基本性质：相对分子质量相对分子质量 氨基酸组成氨基酸组成等电点（等电点（PIPI）消光系数消光系数半衰期半衰期 不稳定系数不稳定系数总平均亲水性总平均亲水性 实验方法：实验方法：相对分子质量的测定、等电点实验、沉降实验相对分子

3、质量的测定、等电点实验、沉降实验 缺点：费时、耗资缺点：费时、耗资基于实验经验值的计算机分析方法基于实验经验值的计算机分析方法1.1.蛋白质基本理化性质分析蛋白质基本理化性质分析 基于一级序列的组分分析基于一级序列的组分分析氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考 Expasy 开发的针对蛋白质基本理化性质的分析：开发的针对蛋白质基本理化性质的分析：Protparam 工具工具 http:/相对分子质量相对分子质量 氨基酸组成氨基酸组成等电点（等电点（PI）消光系数消光系数半衰期半衰期 不稳定系数不稳定系数总平均亲水性总平均亲水性 工具工具网站网站备

4、注备注AACompldenthttp:/expasy.org/tools/aacomp/利用未知蛋白质的氨基酸组利用未知蛋白质的氨基酸组成确认具有相同组成的已知成确认具有相同组成的已知蛋白蛋白Compute pI/Mwhttp:/expasy.org/tools/pi_tool.html计算蛋白质序列的等电点和计算蛋白质序列的等电点和分子量分子量ProtParamhttp:/expasy.org/tools/protparam.html对氨基酸序列多个物理和化对氨基酸序列多个物理和化学参数（分子量、等电点、学参数（分子量、等电点、吸光系数等）进行计算吸光系数等）进行计算PeptideMass计

5、算相应肽段的计算相应肽段的pI和分子量和分子量SAPS利用蛋白质序列统计分析方利用蛋白质序列统计分析方法给出待测蛋白的物理化学法给出待测蛋白的物理化学信息信息蛋白质理化性质分析工具蛋白质理化性质分析工具AACompIdent PeptideMass蛋白质理化性质分析蛋白质理化性质分析 Protparam 工具 http:/计算以下物理化学性质：计算以下物理化学性质：相对分子质量 理论 pI 值 氨基酸组成 原子组成 消光系数 半衰期 不稳定系数 脂肪系数 总平均亲水性主要选项主要选项/参数参数序列在线提交形式：如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列 直接填写Swiss-Prot

6、/TrEMBL AC号(accession number)如果分析新序列：直接在搜索框中粘贴氨基酸序列输入输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号号打开打开protein.txt，将蛋白质序列将蛋白质序列粘贴在搜索框中粘贴在搜索框中 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号分不同的功能域肽段输出结果输出结果 功能域功能域用户自定义区段用户自定义区段点击不同功能域或是以直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果点击不同功能域或是以直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果氨基酸数目氨基酸数目相对分子质量相对分子质量理论理论 pI 值值氨基酸组成氨基酸组成正正/负电荷残基数负电荷残基数14消光系数

7、消光系数半衰期半衰期原子组成原子组成分子式分子式总原子数总原子数不稳定系数不稳定系数脂肪系数脂肪系数总平均亲水性总平均亲水性40 unstable(a)-Type I membrane protein(b)-Type II membrane protein(c)-Multipass transmembrane proteins(d)-Lipid chain-anchored membrane proteins(e)-GPI-anchored membrane proteins蛋白质亲疏水性蛋白质亲疏水性/跨膜区分析跨膜区分析蛋白质亲疏水性分析蛋白质亲疏水性分析 疏水作用是蛋白质折叠的主要驱动力

8、 分析蛋白质氨基酸亲疏水性是了解蛋白质折叠的第一步 氨基酸疏水分析为蛋白质二级结构预测提供佐证 可用于分析蛋白质相互作用位点-抗原位点预测（预测准确率达56%）是分析蛋白质跨膜区重要一步 螺旋跨膜区主要是由螺旋跨膜区主要是由20-30个疏水性氨基酸个疏水性氨基酸（Leu、Ile、Val、Met、Gly、Ala等）组成等）组成 亲水残基往往出现在疏水残基之间，对功能有亲水残基往往出现在疏水残基之间，对功能有重要的作用重要的作用 基于亲基于亲/疏水量和蛋白质膜区每个氨基酸的统疏水量和蛋白质膜区每个氨基酸的统计学分布偏好性量计学分布偏好性量 TMpred-http:/SOSUI-/蛋白质跨膜区分析蛋

9、白质跨膜区分析常用蛋白质跨膜区域分析工具常用蛋白质跨膜区域分析工具工具工具网站网站备注备注DAShttp:/用用Dense Alignment Surface（DAS）算法来预测无同源）算法来预测无同源家族的蛋白跨膜区家族的蛋白跨膜区HMMTOPhttp:/由由Enzymology研究所开发研究所开发的蛋白质跨膜区和拓扑结构的蛋白质跨膜区和拓扑结构预测程序预测程序SOSUI/由由Nagoya大学开发一个具大学开发一个具有图形显示跨膜区的程序有图形显示跨膜区的程序TMAPhttp:/bioinfo.limbo.ifm.liu.se/tmap/基于多序列比对来预测跨膜基于多序列比对来预测跨膜区的程

10、序区的程序TMHMM基于基于HMM方法的蛋白质跨方法的蛋白质跨膜区预测工具膜区预测工具TMpredhttp:/基于对基于对TMbase数据库的统数据库的统计分析来预测蛋白质跨膜区计分析来预测蛋白质跨膜区和跨膜方向和跨膜方向TopPredhttp:/bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/toppred.html是一个位于法国的蛋白质拓是一个位于法国的蛋白质拓扑结构预测程序扑结构预测程序TMHMM ProtScale工具工具 http:/ca.expasy.org/tools/protscale.html 氨基酸标度氨基酸标度 表示氨基酸在某种实验状态下相对其他

11、氨基酸在某些性表示氨基酸在某种实验状态下相对其他氨基酸在某些性质的差异，如疏水性、亲水性等质的差异，如疏水性、亲水性等 收集收集56多个文献中提供的氨基酸标度多个文献中提供的氨基酸标度 默认值以默认值以Hphob.Kyte&Doolittle做疏水性分析做疏水性分析 特异性氨基酸标度，如特异性氨基酸标度，如Hopp&Woods（1981）针对抗原片）针对抗原片段定位；段定位；Accessible residues（1979）针对氨基酸溶剂可及）针对氨基酸溶剂可及性定位；性定位；Chou&Fasman（1978）针对氨基酸二级结构疏）针对氨基酸二级结构疏水性分析水性分析蛋白质亲疏水性分析蛋白质亲

12、疏水性分析主要选项主要选项/参数参数序列在线提交形式：序列在线提交形式：如果分析如果分析SWISS-PORT和和TrEMBL数据库中序列数据库中序列 直接填写直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号号(accession number)如果分析新序列：如果分析新序列：直接在搜索框中粘贴氨基酸序列直接在搜索框中粘贴氨基酸序列输入输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号号打开打开protein.txt，将一条蛋白质序列将一条蛋白质序列粘贴在搜索框中粘贴在搜索框中计算窗口（计算窗口（7-11）相对权重值相对权重值 权重值变化趋势权重值变化趋势 氨基酸标度氨基酸标度是否归一化是否归一化

13、输出结果输出结果 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号分不同的功能域肽段功能域功能域用户自定义区段用户自定义区段所用氨基酸所用氨基酸标度信息标度信息分析所用参分析所用参数信息数信息输出结果输出结果图形结果图形结果 文本结果文本结果 序列序列 参数参数 每个位置每个位置 的得分的得分跨膜区分析跨膜区分析 TMpred工具工具：http:/预测跨膜区和跨膜方向 依靠跨膜蛋白数据库Tmbase主要参数主要参数/选项选项 序列在线提交形式：直接贴入蛋白序列填写SwissProt/TrEMBL/EMBL/EST的ID或AC输出格式输出格式最短和最长的跨膜螺旋疏水区长度最短和最长的跨膜螺旋疏水区

14、长度输入序列名（可选）输入序列名（可选）选择序列的格式选择序列的格式贴入贴入protein.txt蛋白蛋白质序列质序列输出结果输出结果 包含四个部分 可能的跨膜螺旋区 相关性列表可能的跨膜螺旋区可能的跨膜螺旋区相关性列表相关性列表位置位置分值分值 片段中点位置片段中点位置 跨膜拓扑模型及图示建议的跨膜拓扑模型建议的跨膜拓扑模型每一位置计算分值每一位置计算分值最优拓最优拓扑结构扑结构 SOSUI工具工具：-/以图形方式返回结果，需要Java Applet程序输入氨基酸单字母输入氨基酸单字母运行运行平均疏水值平均疏水值预测的跨模螺旋区域预测的跨模螺旋区域两种跨膜两种跨膜Helix预测区域的螺旋示意

15、图预测区域的螺旋示意图平均疏水值平均疏水值预测的跨模螺旋区域预测的跨模螺旋区域两种跨膜两种跨膜Helix33亲疏水轮廓亲疏水轮廓跨膜蛋白序列跨膜蛋白序列“边界边界”原则原则 -Landolt Marticorena et al.,1993 胞外末端Asp、Ser和Pro 胞外-内分界区域Trp 跨膜区Leu、Ile、Val、Met、Phe、Trp、Cys、Ala、Pro和Gly 胞内-外分界区域Tyr、Trp和Phe 胞内末端Lys和Arg 两股或两股以上螺旋相互缠绕而形成超螺旋结构 存在于多种天然蛋白质中，如转录因子、结构蛋白、膜蛋白中，在生物体内执行着代谢调控、分子运动、膜通道、分子识别等

16、重要的生物功能，37蛋白质卷曲螺旋域分析蛋白质卷曲螺旋域分析 典型的有亮氨酸拉链，存在7残基 重复结构（heptad repeat)，以a，b，c，d，e，f，g位置表示，其中a和d位置为疏水性氨基酸，而其他位置 残 基为亲水性 COILS-http:/PEPCOIL-http:/bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/pepcoil.html蛋白质卷曲螺旋域分析蛋白质卷曲螺旋域分析工具工具网站网站备注备注Coils http:/主流的预测螺旋卷曲工具主流的预测螺旋卷曲工具Paircoil2由由MIT大学开发的基于残大学开发的基于残基配对概率算法的预测工基配对

17、概率算法的预测工具具PEPCOILhttp:/bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/pepcoil.html由由EMBOSS维护的预测卷维护的预测卷曲螺旋程序，同曲螺旋程序，同Coils类似类似S O C K E T server一个分析蛋白质结构中卷一个分析蛋白质结构中卷曲螺旋的工具，其输入数曲螺旋的工具，其输入数据格式为蛋白质结构数据据格式为蛋白质结构数据TRESPASSER由由Nottingham大学开发的大学开发的亮氨酸拉链结构识别工具亮氨酸拉链结构识别工具2ZIP预测蛋白质序列中潜在的预测蛋白质序列中潜在的亮氨酸拉链结构和卷曲螺亮氨酸拉链结构和卷曲

18、螺旋旋 蛋白质卷曲螺旋预测工具蛋白质卷曲螺旋预测工具 COILS-http:/COILS蛋白质卷曲螺旋预测方法基于蛋白质卷曲螺旋预测方法基于Lupas算法，是目前主流的算法，是目前主流的卷曲区域预测算法卷曲区域预测算法一般滑动窗口的大小采用一般滑动窗口的大小采用7的倍数的倍数蛋白质卷曲螺旋分析蛋白质卷曲螺旋分析选择滑动窗口大小选择滑动窗口大小选择打分矩阵选择打分矩阵和权重和权重选择输入格式，选择选择输入格式，选择“SwissProtID or AC”查 询 内 容，输 入查 询 内 容，输 入“GO45_HUMAN”图形结果图形结果蛋白质二级结构预测蛋白质二级结构预测 基本的二级结构基本的二级

19、结构 螺旋，螺旋，折叠，折叠，转角，无规则卷曲（转角，无规则卷曲（coils）以及）以及模序（模序（motif）等蛋白质局部结构组件）等蛋白质局部结构组件 分析方法：分析方法：基于统计和机器学习方法进行预测基于统计和机器学习方法进行预测 Chou-Fasman算法算法 GOR算法算法 多序列列线预测多序列列线预测 基于神经网络的序列预测基于神经网络的序列预测 基于已有知识的预测方法基于已有知识的预测方法（knowledge based method）混合方法（混合方法（hybrid system method）工具工具网站网站备注备注BCM SearchLauncher http:/searc

20、hlauncher.bcm.tmc.edu/包括了常见的蛋白质结构分包括了常见的蛋白质结构分析程序入口，一般分析可以析程序入口，一般分析可以以此服务器作为起点以此服务器作为起点HNN=npsa_nn.html基于神经网络的分析工具，基于神经网络的分析工具，含序列到结构过程和结构到含序列到结构过程和结构到结构处理结构处理Jpred基于基于Jnet神经网络的分析程神经网络的分析程序，并采用序，并采用PSI-BLAST来构来构建序列建序列Profile进行预测，对进行预测，对于序列较短、结构单一的蛋于序列较短、结构单一的蛋白预测较好白预测较好nnPredicthttp:/pbio.ucsf.edu/

21、nomi/nnpredict.html预测蛋白质序列中潜在的亮预测蛋白质序列中潜在的亮氨酸拉链结构和卷曲螺旋氨酸拉链结构和卷曲螺旋NNSSP基于双层前反馈神经网络为基于双层前反馈神经网络为算法，还考虑到蛋白质结构算法，还考虑到蛋白质结构分类信息分类信息PREDATOR预测时考虑了氨基酸残基间预测时考虑了氨基酸残基间的氢键的氢键蛋白质二级结构分析工具蛋白质二级结构分析工具工具工具网站网站备注备注PredictProteinhttp:/提供多项蛋白质性质分析，提供多项蛋白质性质分析，并有较好准确性并有较好准确性Profhttp:/基于多重序列比对预测工基于多重序列比对预测工具具PSIpredhtt

22、p:/bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/psiform.html提供跨膜蛋白拓扑结构预提供跨膜蛋白拓扑结构预测和蛋白测和蛋白profile折叠结构识折叠结构识别工具别工具SOPMA=npsa_sopma.html可以比较各种分析方法得可以比较各种分析方法得到的结果，也可输出到的结果，也可输出“一一致性结果致性结果”SSPREDhttp:/coot.embl.de/fmilpetz/SSPRED/sspred.html基于数据库搜索相似蛋白基于数据库搜索相似蛋白并构建多重序列比对并构建多重序列比对蛋白质二级结构分析工具（续）蛋白质二级结构分析工具（续）蛋白质二维结构预测蛋白

23、质二维结构预测 PredictProtein http:/可以获得功能预测、二级结构、基序、二硫键结构、结构域等许多蛋白质序列的结构信息 该方法的平均准确率超过72%，最佳残基预测准确率达90%以上。因此，被视为蛋白质二级结构预测的标准 需要注册帐号用于学术研究PredictProtein提交界面详解提交界面详解提交邮件提交邮件地址（必填）地址（必填）蛋白名称蛋白名称（可选）（可选）分析方法分析方法1D序列预测序列预测PROFsec（默认）（默认）基于轮廓（基于轮廓（profile）神经网络预测蛋白质二）神经网络预测蛋白质二级结构级结构PROFacc（默认）（默认）基于轮廓（基于轮廓（prof

24、ile）神经网络预测残基溶剂）神经网络预测残基溶剂可及性可及性PHDhtm（默认）（默认）基于多序列比对中预测跨膜区位置和拓扑基于多序列比对中预测跨膜区位置和拓扑结构结构ASP（默认）（默认）识别二级结构中构型变化的氨基酸识别二级结构中构型变化的氨基酸COILS（默认）（默认）识别卷曲螺旋识别卷曲螺旋PROFtmb识别细菌中识别细菌中Beta桶结构桶结构序列基序识别序列基序识别ProSite（默认）（默认）搜索序列中保守基序搜索序列中保守基序SEG（默认）（默认）过滤序列中低复杂区域过滤序列中低复杂区域PredictNLS（默认）（默认）基于实验数据预测序列核定位区域基于实验数据预测序列核定位

25、区域二硫键识别二硫键识别DISULFIND（默认）（默认）识别序列中二硫键位置识别序列中二硫键位置无序结构识别无序结构识别PROFbval识别序列标准骨架的识别序列标准骨架的B-value值值UCON预测蛋白质中非预测蛋白质中非3D结构区域结构区域折叠子识别折叠子识别AGAPE基于折叠结构识别远源蛋白序列基于折叠结构识别远源蛋白序列残基接触预测残基接触预测PROFcon预测单链中原子残基接触性预测单链中原子残基接触性结构域预测结构域预测ProDom（默认）（默认）基于序列同源性来预测蛋白质结构域基于序列同源性来预测蛋白质结构域CHOP(coming soon)预测蛋白质结构域预测蛋白质结构域结

26、构表面识别结构表面识别ConSeq(coming soon)预测蛋白质结构表面结构功能关键残基预测蛋白质结构表面结构功能关键残基分析方法程序详解分析方法程序详解跨膜螺旋预测（跨膜螺旋预测（PHDhtm）专家选项）专家选项Ambivalent序列识别（序列识别（ASP）专家选项）专家选项CHOP结构域分析工具专家选项结构域分析工具专家选项比对内容比对内容从从SWISS-PROT数据库返回数据库返回BLAST搜索结果搜索结果MaxHom参数选项参数选项最低序列比最低序列比对一致性对一致性空位间隔罚分空位间隔罚分空位延伸罚分空位延伸罚分比对矩阵比对矩阵最大击中值最大击中值选择保存分析结果选择保存分析

27、结果是否返回多序列比对结果是否返回多序列比对结果HTML结果形式结果形式AGAPE结果结果PROF/PHD结果形式结果形式以下拉框中所指定的输入格以下拉框中所指定的输入格式将待测序列粘贴此提交栏式将待测序列粘贴此提交栏服务器运行程序信息ProSite模体搜索结果低复杂区域过滤程序ProDom结构域搜索结果二硫键识别结果PHD程序信息PHD预测结果PROF预测结果球状蛋白预测结果Ambivalent序列识别结果PredictProtein分析结果PredictProtein分析结果分析结果跨膜区跨膜区非跨膜区非跨膜区LoopHelixSheet结构域分析结构域分析 结构域是蛋白序列的功能、结构和

28、进化单元 分析方法 序列比对 基于蛋白质家族的位置特异性矩阵或概形矩阵基本类型：折叠折叠/折叠+折叠57工具工具网站网站备注备注CDDhttp:/=cdd通过比较目标序列和一组位通过比较目标序列和一组位置特异性打分矩阵进行置特异性打分矩阵进行RPS-BLAST来确定目标序列中的来确定目标序列中的保守结构域保守结构域HAMAPhttp:/expasy.org/sprot/hamap/families.html 通过专家预测系统产生的微通过专家预测系统产生的微生物家族同源蛋白数据生物家族同源蛋白数据InterProhttp:/蛋白质家族、结构域和功能蛋白质家族、结构域和功能位点的联合资源数据库，整

29、位点的联合资源数据库，整合了多个数据库和工具的结合了多个数据库和工具的结果，并提供相应的链接果，并提供相应的链接Pfamhttp:/pfam.sanger.ac.uk/每个蛋白家族包含了多序列每个蛋白家族包含了多序列比对、比对、profile-HMMs和注释和注释文件文件ProDomhttp:/prodom.prabi.fr/从从SWISS-PROT/TrEMBL数数据库中的非片段蛋白序列数据库中的非片段蛋白序列数据构成，每条记录包含一个据构成，每条记录包含一个同源结构域多重比对和家族同源结构域多重比对和家族保守一致性序列保守一致性序列SMART/由由EMBL建立，集成了大部建立，集成了大部分

30、已知蛋白功能域数据，注分已知蛋白功能域数据，注释包括了功能类型、三维结释包括了功能类型、三维结构、分类信息构、分类信息模体、结构域数据库模体、结构域数据库工具工具网站网站备注备注TIGRFAMshttp:/由由TIGR实验室维护的蛋白实验室维护的蛋白质家族和结构域数据库质家族和结构域数据库PRINTShttp:/umber.sbs.man.ac.uk/dbbrowser/PRINTS/蛋白质模体指纹数据库，提蛋白质模体指纹数据库，提供了供了FingerPRINTScan、FPScan和和GRAPHScan等指等指纹识别工具纹识别工具DOMO同源蛋白结构域家族数据库，同源蛋白结构域家族数据库，有

31、多个镜像网站有多个镜像网站BLOCKShttp:/blocks.fhcrc.org/收录了通过高度保守蛋白区收录了通过高度保守蛋白区域比对出的无空位片段域比对出的无空位片段eMOTIFhttp:/motif.stanford.edu/distributions/emotif/由 斯 坦 福 大 学 维 护。从由 斯 坦 福 大 学 维 护。从B L O C K S+数 据 库 和数 据 库 和PRINTS数据库中收集了生数据库中收集了生物功能高度保守的高特异性物功能高度保守的高特异性蛋白序列蛋白序列模体、结构域数据库模体、结构域数据库蛋白质三维结构预测蛋白质三维结构预测方法方法特点特点工具工具

32、同源建模法同源建模法(Homology/Comparative modelling)基于序列同源比对，对于序列相似度基于序列同源比对，对于序列相似度30的序列模拟比较有效，最常用的方法的序列模拟比较有效，最常用的方法 SWISS-MODEL，CPHmodels 串线法串线法/折叠识别法折叠识别法(Threading/Fold recognition)“穿穿”入已知的各种蛋白质折叠骨架内，适入已知的各种蛋白质折叠骨架内，适于对蛋白质核心结构进行预测，计算量大于对蛋白质核心结构进行预测，计算量大THREADER，3D-PSSM从头预测法从头预测法(Ab initio/De novo methods

33、)基于分子动力学，寻找能量最低的构象，基于分子动力学，寻找能量最低的构象，计算量大，只能做小分子预测计算量大，只能做小分子预测HMMSTR/ROSSETA 同源建模法分析步骤：同源建模法分析步骤：多序列比对多序列比对 与已有晶体结构的蛋白质序列比对与已有晶体结构的蛋白质序列比对 确定是否有可以使用的模板确定是否有可以使用的模板 序列相似度序列相似度30%序列相似度序列相似度30%，结合功能，蛋白质一级序列、二级结，结合功能，蛋白质一级序列、二级结构或结构域信息构或结构域信息 构建三维模型构建三维模型 三维模型准确性检验三维模型准确性检验 Whatcheck 程序程序 Ramachandran

34、plot计算检验计算检验 手工调整多序列比对，重新拟和，构建新的模型手工调整多序列比对，重新拟和，构建新的模型*常用数据库常用数据库数据库数据库网站网站备注备注PDBhttp:/主要的蛋白质三维结构数据主要的蛋白质三维结构数据库库MMDBhttp:/NCBI维护的蛋白质结构数据维护的蛋白质结构数据库库Psdbhttp:/从从PDB和和NRL-3D数据库中衍数据库中衍生出的数据库，含二级结构生出的数据库，含二级结构和三维结构信息和三维结构信息3DinSight整合了结构、性质（氨基酸整合了结构、性质（氨基酸组成、热力学参数等）、生组成、热力学参数等）、生物学功能（突变点，相互作物学功能（突变点，

35、相互作用等）的综合数据库，用等）的综合数据库，FSSPhttp:/根据结构比对的蛋白质结构根据结构比对的蛋白质结构分类数据库分类数据库SCOP/蛋白质结构分类数据库，将蛋白质结构分类数据库，将已知结构蛋白进行有层次地已知结构蛋白进行有层次地分类分类CATHhttp:/另一个有名的蛋白质结构和另一个有名的蛋白质结构和结构域主要结构分类库结构域主要结构分类库MODBASE用同源比对法生成的模型结用同源比对法生成的模型结构数据库构数据库Enzyme Structure/从从PDB数据库中整理已知结数据库中整理已知结构的酶蛋白数据库构的酶蛋白数据库HSSPhttp:/根据同源性到处的蛋白质结根据同源性

36、到处的蛋白质结构数据库构数据库模板搜索与比对模板搜索与比对工具工具网站网站备注备注PSI-BLASThttp:/BLAST/位置特异性叠代位置特异性叠代BLAST，可，可用来搜索远源家族序列用来搜索远源家族序列FASTA3位于位于EBI的序列比对工具的序列比对工具SSEARCH采用采用Smith/Waterman法来进法来进行序列比对行序列比对ClustalWhttp:/多序列比对工具，位于多序列比对工具，位于EBIT-Coffeehttp:/-coffee/用多种方法（如用多种方法（如ClustalW、DIalign等）来构建多序列比等）来构建多序列比对对Multalin一个老牌的多序列比对

37、工具一个老牌的多序列比对工具Dalihttp:/三维结构比对网络服务器三维结构比对网络服务器VASThttp:/基于向量并列分析算法的三基于向量并列分析算法的三维结构比对工具维结构比对工具SAM-T99http:/用用HMM法搜索蛋白质远源同法搜索蛋白质远源同源序列源序列同源建模法同源建模法工具工具网站网站备注备注SWISS-MODELhttp:/swissmodel.expasy.org/完整建模程序，采用同源性完整建模程序，采用同源性鉴定来确定模板蛋白，用户鉴定来确定模板蛋白，用户也可以自定义模板进行分析也可以自定义模板进行分析CPHmodelshttp:/基于神经网络的同源建模工基于神经

38、网络的同源建模工具，用户只需提交序列，无具，用户只需提交序列，无高级选项高级选项EsyPred3Dhttp:/采用神经网络来提高同源建采用神经网络来提高同源建模准确性的预测工具模准确性的预测工具3Djigsaw根据同源已知结构蛋白来建根据同源已知结构蛋白来建模的预测工具模的预测工具MODELLERhttp:/一个广泛使用的同源建模软一个广泛使用的同源建模软件，需要用户对脚本有一定件，需要用户对脚本有一定的了解的了解串线法串线法工具工具网站网站备注备注3D-PSSM第一个运用第一个运用1D-3D序列序列profile来预测蛋白质折叠结构的网来预测蛋白质折叠结构的网络服务器络服务器Fuguecry

39、st.bioc.cam.ac.uk/fugue/以序列以序列结构比对搜索数据结构比对搜索数据库来预测蛋白质折叠库来预测蛋白质折叠HHpredhttp:/toolkit.tuebingen.mpg.de/hhpred基于基于HMM-HMM比对搜索多比对搜索多个数据库来预测给定序列的个数据库来预测给定序列的的折叠结构的折叠结构LOOPPhttp:/cbsuapps.tc.cornell.edu/loopp.aspx学习、观察和输出蛋白质模学习、观察和输出蛋白质模式和结构工具式和结构工具THREADERhttp:/bioinf.cs.ucl.ac.uk/threader/一个老牌的线索分析软件，一个

40、老牌的线索分析软件，对搜索远源蛋白序列较敏感对搜索远源蛋白序列较敏感PROSPECThttp:/compbio.ornl.gov/structure/prospect/index.html蛋白质结构预测和评价工具蛋白质结构预测和评价工具包，能以一种非常简单的方包，能以一种非常简单的方式运行，对于高级用户，也式运行，对于高级用户，也提供了很多的可选项提供了很多的可选项123D+结合了序列概形，二级结构结合了序列概形，二级结构信息和接触势能来将待测蛋信息和接触势能来将待测蛋白白“穿入穿入”一系列结构来预一系列结构来预测结构测结构SAM-T02基于基于HMM方法的蛋白质结构方法的蛋白质结构预测预测G

41、enThreaderhttp:/bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/psiform.html使用结构评分和基于神经网使用结构评分和基于神经网络序列比对来也测蛋白折叠络序列比对来也测蛋白折叠结构结构蛋白质三维结构预测蛋白质三维结构预测 SWISS-MODEL工具工具 同源建模方法 与PDB数据库已知结构的蛋白质序列比对进行预测主要参数主要参数/选项选项粘贴粘贴protein.txt中中一条蛋白质序列一条蛋白质序列输入用户输入用户Email（选填）（选填）比对比对e值值参照模板序列数目参照模板序列数目输出结果输出结果下载下载pdbpdb格式文件格式文件与模板序列与模板序列比对结

42、果，比对结果，并显示二级并显示二级结构区域结构区域 3D-PSSM工具工具 由英国伦敦帝国理工学院维护，其数据库中含有由英国伦敦帝国理工学院维护，其数据库中含有9864个蛋个蛋白折叠结构白折叠结构 3D-PSSM先用先用PSI-BLAST标准方法通过多序列比对得到轮标准方法通过多序列比对得到轮廓（廓（profile），然后对家族中的一系列成员进行结构比对），然后对家族中的一系列成员进行结构比对得出该家族的结构轮廓，接着用线串法将模板结构轮廓和得出该家族的结构轮廓，接着用线串法将模板结构轮廓和待测蛋白的序列轮廓进行待测蛋白的序列轮廓进行1D-3D轮廓之间的比对，此外也轮廓之间的比对，此外也考虑了

43、溶剂可及性和二级结构信息考虑了溶剂可及性和二级结构信息输入用户输入用户Email（学术邮箱，必需）（学术邮箱，必需）蛋白质描述（选填）蛋白质描述（选填）序列提交框（氨基酸单字母）序列提交框（氨基酸单字母）输入用户输入用户Email（必需）（必需）蛋白质描述（选填）蛋白质描述（选填）序列提交框（氨基酸单字母）序列提交框（氨基酸单字母）Phyre-http:/3d-PSSM的升级版，增加了fold数据，并且性能上提高10-15，采用了新的分析界面二 级 结二 级 结构 预 测构 预 测序 列 比序 列 比对 结 果对 结 果序列比对序列比对一 致 性一 致 性模板模板长度长度靶 标 蛋靶 标 蛋白

44、 模 型白 模 型模板蛋白结模板蛋白结构分类信息构分类信息折叠子描述折叠子描述工具工具网站网站备注备注S w i s s-PdbViewerhttp:/ca.expasy.org/spdbv/一个界面非常友好的工具，可以一个界面非常友好的工具，可以分析蛋白质的结构性质，比较活分析蛋白质的结构性质，比较活性位点或突变点性位点或突变点Jmolhttp:/ Chime-http:/基于游览器的三维结构观察工具基于游览器的三维结构观察工具 安装后在安装后在Internet Explorer下的下的PLUGINS文件夹中会有：文件夹中会有：npchime.dll (plugins folder)npch

45、ime.zip (plugins folder,used for LiveConnect)NOTE:Do not unzip this filechimepro.html (plugins folder,the release notes for Chime)chime26.isu (plugins folder,used to uninstall Chime)sculptapi.dll (Windows System folder,used for Sculpt)ChimeShim.dll (plugins folder,Internet Explorer only)SWISS-PdbView观察三维模型观察三维模型 SWISS-PdbView工具 http:/swissmodel.expasy.org/spdbv/观察和修改分子的三维结构菜单栏菜单栏/工具栏工具栏图层窗口图层窗口主窗口主窗口 序列联配窗口序列联配窗口控制面板控制面板Ramachandran图图结构叠加结构叠加此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！