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1、2013.10,重庆医科大学药理教研室:万敬员 Email:jywan Tel:13629714392,蛋白质数据库与蛋白质分析,INTRODUCTION,生命物质过程,核酸,蛋白质,The Central Dogma,生物信息学 （Bioinformatics）,是由生物学和信息科学交叉融合形成的。包含生物信息的获取、处理、存储、发布、分析和解释等各个方面，它综合运用数学、生物学、计算机、信息科学等诸多学科的理论方法及国际互联网，阐明和解释大量数据所包含的生物学意义。,http:/bioinformatics.oxfordjournals.org/,数据库 （DataBase）检索工具 (
2、Retrieve Tool)分析软件 (Analysis Software),Nucleic Acids Research杂志每年的第一期中详细介绍最新版本的各种数据库。到2013年共有1512个数据库。 http:/nar.oxfordjournals.org,生物信息学的重要组成：,利用在线工具和离线工具分析功能和结构 www.bio-,国际生物信息研究的主要机构,1. 美国国家生物技术信息中心,National Center for Biotechnology Information，NCBI http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ GenBank和Pubmed等公共数据
3、库 美国国家医学图书馆(NLM)的一部分(该图书馆是美国国家卫生研究所NIH的一部分).(美洲)工具：EntrezBLAST,2.欧洲生物信息学研究所,European Bioinformatics Institute，EBI http:/www.ebi.ac.uk/ European Molecular Biology Laboratory（EMBL）数据库等。 1992年由欧盟资助建立在英国的一个非盈利性学术机构，也是生物信息学研究与服务的欧洲中心。（欧洲） 工具：SRSFASTA,3.日本国立遗传学研究所,National Institute of Genetics，NIG http:/
4、www.nig.ac.jg/ DNA Data Bank of Japan（DDBJ）,日本DNA数据库 是日本遗传学各方面研究的中心研究机构及生命科学所有领域的研究基地。（亚洲） 工具：DBGET SEARCHKEGG,NIG建立的日本DNA数据库（DDBJ）、欧洲EBI维护的EMBL核酸序列数据库，以及美国NCBI的GenBank数据库，并列为国际上最著名的三大核酸数据库。,三大核酸数据库,4.瑞士生物信息研究所（Swiss Institute of Bioinformatics，SIB）数据库：SWISS-PROT5.美国国家生物医学基金会（National Biomedical Res
5、earch Foundation, NBRF）数据库：PIR6.布鲁克黑文国家实验室(Brookhaven national laboratory)数据库：PDB7. 桑格研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）数据库：PFAM,BIOINFORMATICS OF PROTEIN,一、重要的蛋白质数据库,蛋白质序列数据库 蛋白质三维结构数据库 蛋白质组数据库（二维凝胶电泳数据库） 信号传导及蛋白质-蛋白质相互作用相关数据库 蛋白质和DNA相互作用数据库,Protein Sequence Databases (Historical Order),National
6、Biomedical Research Foundation (NBRF) = Protein Identification Resource (PIR) Margaret Dayhoff Atlas of Protein Sequences Phylogenies, evolution, amino acid substitution matrices (PAM) and discovering active sites in enzymes PIR SF Evolutionary Family , iProClass Functional site analysis and ontolog
7、ies , iProLink to literature UniProt - Universal Protein Resource SwissProt (EXPASY site) Amos Bairoch Manual curation and annotation Highly cross-referenced Many useful analytical tools (EXPASY Tools) 2D-PAGE and Mass Spectrometry databases Prosite functional motif database UniProt - Universal Prot
8、ein Resource TREMBL Translation of mRNAs (RefSeq), UniGene, open reading frames (ORFs) and predicted genes from genomes Automatic annotations EMBL = EBI Protein databases Clusters Interpro linked to domain and motif databases (CATH , PANTHER , PRINTs, PROSITE, pFAM, PIRSF, PRODOM, SCOP, SMART, SUPER
9、FAMILY) Intron-exon structure and links to ORFs, coding regions UniProt - Universal Protein Resource NCBI Protein Database Protein and nrPRO database SwissProt, PIR and translated genes/genomes Protein Clusters Database (prokaryotic) and COGS and KOGS Linked to coding regions and intron/exon structu
10、re Linked to coding SNPs and variations databases Linked to MMDSB structure database Linked to 3D domains Linked to CDD Conserved Domain Database UCSC Proteome Browser,SWISS-PROT （瑞士日内瓦大学）蛋白质序列数据库 http:/www.Expasy.orgExpert of Protein Analysis System（Expasy）包括序列及功能信息、蛋白识别、蛋白质结构预测及其他功能 NCBI 蛋白质数据库 包括
11、所有蛋白质序列，及其翻译产物序列 http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed PIR （Protein Information Resource）蛋白质序列信息资源库（美、德）http:/pir.georgetown.edu,1. 蛋白质一级结构（序列）数据库,2. 蛋白质二级结构（预测）数据库,蛋白质回环数据库：www.bmm.icnet.uk/loop 同源模型数据库： 蛋白质预测数据库：www.embl-heidelberg.de/predictprotein/Prosite(蛋白质序列功能位点数据库)：cn.expasy.org/DSSP (Definition
12、 of Secondary Structure of Proteins,蛋白质二级结构构象参数数据库)：http:/www.cmbi.kun.nl/gv/dsspFSSP (Families of Structural Similar Proteins) 蛋白质家族数据库：http:/www.embl-ebi.ac.uk/dall/fsspHSSP(Homology Derived Secondary Structure of Proteins,同源蛋白质数据库)：www.cmbi.kun.nl/gv/hssp,3. 蛋白质三级结构数据库,PDB (Protein DataBank)数据库，美
13、国Brookhaven国家实验室管理生物大分子三维空间结构原子坐标数据库 http:/www.rcsb.org/pdb/ NCBI STRUCTURE MMDB （Molecular Modelling DataBase）数据库，包含了从PDB获取的实验确定的生物高聚物结构分子模型数据库 http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/structureSWISS-MODEL Repository数据库，由瑞士生物信息研究所负责的蛋白质 三维结构数据库 http:/swissmodel.expasy.org/repository/,CATH 数据库：CATH (Class, Archit
14、ecture, Topology and Homologous superfamily)是与SCOP类似的一个数据库。 http:/www.cathdb.info/SCOP （Structural classification of proteins）数据库， 英国医学研究会（MRC）剑桥分子生物学实验室开发的蛋白质结构分类数据库。包含描述蛋白质域的家族、超家族、折叠、等级等信息。http:/scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop,蛋白质晶体学是一门十分活跃的边缘学科，1960年2012年之间已经有15名蛋白质晶体学家荣获诺贝尔奖。,X-射线衍射（X-ray diffracti
15、on）和核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR) 技术是当前人们认识蛋白高级结构的主要手段，但两种技术都有不足之处。前者要求必需得到高标准的蛋白晶体，后者对分子量大于3万的大蛋白不能测定。,英国女化学家多萝西霍奇金（Dorothy Hodgkin）在20世纪30年代初通过X射线发现胃蛋白酶拥有完美的晶体，这个里程碑式的发现开启了生物结晶学研究的时代。霍奇金1949年测定出了青霉素的结构，1957年又测定出了维生素B12的结构，并因此获得1964年诺贝尔化学奖。,蛋白质三级结构：,1988年，在世界上首次解析了一种膜蛋白紫细菌光合反应中心的高分辨率三维结构 ，诺贝
16、尔化学。 2002年，钾离子通道和水通道的晶体结构，诺贝尔化学奖。 2009年，核糖体的晶体结构，诺贝尔化学奖。 2012年，Lefkowitz和Kobilka因研究GPCR的结构和功能而获得诺贝尔化学奖,2018/10/10,21,X射线衍射技术 在蛋白质分析中的应用,蛋白质结构测定：1959年佩鲁茨和肯德鲁用了23年的时间对血红蛋白和肌血蛋白进行了X射线衍射分析，解决了血红蛋白的三维空间结构获得了1962年诺贝尔化学奖。,血红蛋白的空间结构,血红蛋白的X射线衍射图,二、蛋白质数据库检索工具,SRS,(Sequence Retrieval System ) 是欧洲分子生物学网EMBnet的主要检索工具，现已直接进入。 http:/www.ebi.ac.uk,Entrez是美国NCBI的主要检索工具，现在可以直接从Pubmed上进入。 http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed,
