3.5.3 The homology modeling methodology（2）在线视频

上一节课

我们已经获取了

与目标氨基酸序列具有同源性的蛋白的三维结构

那么接下来

我们将学习如何去构建

蛋白三维结构的保守区

loop区和氨基酸侧链

首先我们要知道蛋白结构保守区SCRs

和loop区的定义

蛋白三维结构的保守区

是指在生物进化

或者一个蛋白家族中

具有不变或相同的结构域

他们一般具有重要的功能

不能被改变

那么loop区域

指的是蛋白质肽链中

除去螺旋

和β折叠的第三种二级结构

这种二级结构

通常都具有较大的柔性

而氨基酸侧链

即指与主链连接着的一些氨基酸

同源法

构建蛋白保守区模型是基于这样一个事实

属于同一个蛋白家族的所有蛋白

存在三维结构基本一样的区域

这些区域往往位于蛋白的内部核心

其中

蛋白肽链拓扑上的不同

对蛋白的三级结构有非常重要的影响

有研究表明

在非常相关的蛋白中

其二级结构单元

比如alpha螺旋

beta转角

占据了

整个蛋白家族的同样的相对位置

这是将同一家族中一个蛋白

为另一个蛋白分配原子坐标的基础

这些部分称为结构保守区(SCRs)

主要建模方法包括刚体装配法

即利用

SCRs序列相似度最高片段进行模建

第二种方法是加权平均法

即利用

同源结构族的平均结构

那么进行构建

基于知识的蛋白质的建模的方法

包括空间限制满足法

和基于片段装配法

这种方法主要应用于loop及氨基酸侧链的建模

下面我们来看一看空间限制满足法

是什么样一个方法

空间限制满足法

用各种途径衍生出限制条件

包括同源蛋白

分子力学力场

实验数据等

目标序列折叠出的构象

应该要满足这些限制条件

以及一般的蛋白结构规则

基于片段装配法

会去搜寻已知结构蛋白中

与目标蛋白相似的那部分

最后我们来讲讲同源模建第六步

对于模型的评价

有哪几种评价方法

主要的评价方法包括

立体化学

判断RMSD值

通过PROSA程序评价

Verify3D方式评价

以及考虑它的碳骨架二面角

来判断其合理性

下面我们一一为大家做简单的介绍

RMSD

通常也就是我们说的均方根误差

是一种常用的测量数值之间差异的量度

其数值常为模型预测的量

或是被观察到的估计量值

方均根偏移

是一个好的准度的量度

但因其与数值范围有关

因此

被限制只能用来比较不同模型间

某个特定变数的预知误差

VERIFY3D

它主要通过3D轮廓测量

建立原子蛋白质模型

与其自身氨基酸序列的相容性

这个

方法的过程

通过根据每个残基

位置的位置和环境分配结构类

并将结果与良好结构进行比较

残基的环境对应于三个参数

局部二级结构

掩埋的残基面积

和极性原子覆盖的侧链区域的分数

碳骨架二面角是一个什么概念呢

在肽单位中

α-碳原子左边的N-C键是普通的单间

可以自由旋转

其旋转的角度可以用Φ表示

α-碳原子右边的C-C键是普通的单键

也可以自由旋转

其旋转的角度可以用ψ表示

Φ和ψ合起来

我们就可以称为α-碳原子的二面角

我们通过这个指标来评价其合理性

PROSA

是模型能量方面的评价

用于评价每个残基之间的相互作用

是否在一个合理的范围内

从而评价这个模型的合理性

立体化学法

又分为两种方法

第一种是Procheck

用于模型中残基与残基之间的立体化学性质

做出评价

常以拉式图表示

Errat

评价原子间非键相互作用的整体性质

这节课

我们就把一些晦涩难懂的基础知识

介绍了一遍

这是同源模建的基础

也是深入研究的前提

接下来的实践操作教学

将进一步带领同学们

实现同源模建这一功能

谢谢大家