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癌胚抗原 CEA 三维空间结构同源模建

Homology Modeling of CEA
关键的一步，它将直接影响最
终模型的质量。重新比对中发生的错误，可将同源残基分配到错误的位置上，并
且在后续的步骤中是无法改正的。因此，应该综合使用不同比对算法的程序，如
Praline 和 T-Coffee 等，进行序列比对。但是最好的比对算法也可能出错，所以
我们应该人工检查，来保证保守的关键残基进行了正确的比对。必要时，还要做
一些手动修改来提高比对质量。
在 CEA 结构预测中，使用了手动修改，来确保以下几方面：(i)保证关键的
折叠标记位点进行了比对，如 C 链保守的色氨酸，保守的盐桥和二硫键连接；(ii)
保证每个折叠中保守的疏水核心；(iii)保持β链的结构，即将所有的插入和删除
突变都在环形连接中进行；(iv)在可能的地方，以上几方面应该在待建模序列与
其它临近的家族蛋白成员的比对中保持一致。

(3) 基本骨架模型的建立
得到最优化比对的结果后，待建模蛋白比对上的残基可以认为与模板的相应
区域具有相似结构。这样就可以将模板蛋白对应残基的坐标简单复制给待建模蛋
白。如果比对区域的残基是相同的，可以将模板蛋白残基的侧链原子同主链原子
同时复制给待建模蛋白。如果比对区的两蛋白残基不同，仅将骨架原子的坐标复
制给待建模蛋白。侧链原子坐标的重建将在后面侧链精修的步骤中进行。
在骨架原子坐标构建中，最简单的方法是只使用一个模板蛋白。但 CEA 的
每个结构域都使用了三个模板蛋白分子。在使用模板进行构建之前，先将三个模
板进行比对和叠加。可以选择取各个模板原子坐标的平均值或者选择每个模板与
待建模蛋白最匹配区段作为构建时使用的原子坐标。CEA 构建时选择了后者，
如 CEA（N）中：9-20 位使用 CD2（R1），43-48 位使用了 CD4(H1)，而 59-63
位使用了 1REI(V)。

(4) 连接环(loop)的建模
在为建模而进行的序列比对中，往往会出现由于插入或缺失造成的空位，这
时需要使用连接环建模来填补结构上的空位。这一步也是同源结构建模中非常困
难的一步，是同源建模误差的主要来源。
连接环(loop)的建模可以看作是微型蛋白建模问题。至今没有成熟的方法来
构建可靠的连接环结构。目前有两种方法来构建连接环(loop)：数据库搜索法
(database searching method)和从头构建法(ab initio method)：
(i)数据库搜索法
从已知蛋白质结构的数据库中找到与待建模蛋白 loop 环前后的主链原子形
成的茎(stem)区域空间结构相匹配的区域。首先测定茎锚定区域的方向和距离，
从 PDB 数据库