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蛋白质结构预测
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内 容
概述
蛋白质的序列分析
蛋白质二级结构预测
蛋白质三维结构的预测
主要生物信息学资源（蛋白质数据库）
生物信息学方法的应用（简单介绍）
预测蛋白性质和结构
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一、概述
蛋白质结构研究的重要性
基因序列→蛋白质序列→蛋白质空间构象→生物功能
解析蛋白质的空间结构——有利于认识蛋白质的功能？认识蛋白质是如何执行功能的？认识结构与功能的关系？
基础——设计和创造新蛋白
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现代结构测定技术虽然发展迅速，但是非常复杂，费用很高。
特别是已知结构的蛋白质，反复测定，费用高昂
基因组序列分析→导出大量的蛋白序列→但蛋白的空间结构未知 ？
结构测定面临的巨大挑战——蛋白质种类数量庞大，依靠结构测定方法获得空间结构信息面临巨大挑战 ？
假如研究中对cDNA翻译的序列高级结构一无所知，
——首先通过结构预测，提供实验设计思路 ？
需要发展理论分析方法→预测蛋白质的结构
2. 为什么要进行蛋白质结构的预测 ？
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3. 蛋白质结构预测的可行性分析
Anfinsen 原理：蛋白去折叠 →重新折叠 →生物学活性能够完全恢复，说明高级结构的信息蕴含在一级结构中。因此，设法以一级结构来推测高级结构具有理论上的可行性。
结构分析表明：有些蛋白之间具有很高的同源性，根据蛋白质结构和功能的高同源性关系预测未知蛋白质结构，在理论和实践上是可行的。
蛋白质结构预测——已有大量研究和成功实例，提供了实践上的可行性。
分子生物学和生物信息学等技术的发展，有可能直接从一级序列出发，预测蛋白质的高级结构，为高级结构的预测提供了保障。
因此，蛋白质高级结构的预测是可行的，而且成本相对低廉。
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4. 蛋白质结构预测的目的
已知蛋白一级结构序列
↓预测或测定
构建立体结构模型
↓预测或测定
结构与功能研究
↓设计
蛋白质新分子
↓
蛋白质结构改造 或 创造新分子
（生产实践中应用）
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获得一级序列
↓
寻找同源蛋白
↓
依据同源蛋白晶体结构
↓
构建结构模型
5. 结构预测的主要思路
同源建模（Holology Modeling）
折叠识别（Fold Recognition）
从头计算（Ab Initio）
获得一级序列
↓
没有同源蛋白
↓
二级结构预测
超二级结构结构预测
三级结构结构预测
↓
构建结构模型
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第一节 蛋白质序列分析
序列同源性分析
双重序列比对
多重序列比对
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序列同源性分析 ？
概念：与已知的序列进行比对，找出同源性序列，从中获取未知该序列蛋白的性质和结构信息的过程。
方法：目标序列→数据库序列比对→寻找同源得分高的序列→获得如下信息
未知蛋白质aa组成、pI、MW、疏水区等性质
保守位点、活性位点等
建立蛋白质之间的进化关系
二级和三级结构预测信息
预测蛋白质的折叠块模式（二级结构与氨基酸关系，一级结构与三级结构关系）
意义：
获取未知高级结构蛋白的性质和结构信息，
对蛋白质的性质和结构进一步实验研究具有指导作用。
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