七、蛋白质性质和结构分析七、蛋白质性质和结构分析u序列相似的蛋白质具有相似的三维结构序列相似的蛋白质具有相似的三维结构u不同蛋白质中相同的结构域（不同蛋白质中相同的结构域（domain））具有相具有相似的功能似的功能u分析蛋白质的功能分析蛋白质的功能u许多生物信息学网站具有分析蛋白质性质和结许多生物信息学网站具有分析蛋白质性质和结构的软件构的软件v一级结构：氨基酸的排列顺序一级结构：氨基酸的排列顺序v二级结构：主要由氢键维系的结果（二级结构：主要由氢键维系的结果（α-helix、、β-sheet））v三级结构：二级结构进一步折叠形成的结构域三级结构：二级结构进一步折叠形成的结构域 ExPASy (Expert Protein Analysis System)u Swiss Institute of Bioinformatics (SIB) 的分析工具的分析工具u 蛋白质序列分析蛋白质序列分析u 蛋白质性质分析蛋白质性质分析u 蛋白质结构分析蛋白质结构分析u 2－－D PAGE 分析分析 （一）（一） 分析蛋白质的一级结构分析蛋白质的一级结构u一级结构：蛋白质的氨基酸序列一级结构：蛋白质的氨基酸序列u分析内容分析内容v蛋白质的氨基酸蛋白质的氨基酸组组成成v等电点（等电点（pI））v分子量（分子量（molecular weight, Mw））v疏水性（疏水性（hydrophobicity））v其它其它 1. 分析蛋白质的分析蛋白质的pI、、Mw、氨基酸组成、氨基酸组成ExPASy 主页主页选择选择 Primary structure analysis在在“Primary structure analysis”栏目选择栏目选择“ProtParam”分析软件分析软件在在ProtParam主页主页粘贴序列进行分析粘贴序列进行分析蛋白质的蛋白质的 pI、、Mw、氨基酸组成等、氨基酸组成等 2. 分析蛋白质的疏水性分析蛋白质的疏水性ExPASy 主页选择主页选择 Primary structure analysis在在“Primary structure analysis”栏目选择栏目选择“ProtScale”分析软件分析软件在在ProtScale主页主页粘贴序列、选择分析方法粘贴序列、选择分析方法蛋白质的蛋白质的亲水和疏水性亲水和疏水性分析结果，有分析结果，有图形图形显示的分析结果显示的分析结果 3. 分析蛋白质的重复序列分析蛋白质的重复序列在在“Primary structure analysis”栏目选择栏目选择“REP”分析软件分析软件在在REP主页主页粘贴序列、选择分粘贴序列、选择分析方法析方法分析结果分析结果1. V V TALTALe eLPNLPN VPLQG ELSSH VPLQG ELSSH2.2. LGNISF L FILNLTN TGLTG SVPNK LGNISF L FILNLTN TGLTG SVPNK3.3. IGRLRR L ELLDLGH NAMSG IGRLRR L ELLDLGH NAMSG G GIPAAIPAA4.4. IGNLTR L QLLNLQF NQLYG PIPAE IGNLTR L QLLNLQF NQLYG PIPAE5.5. LQGLhSLQGLhS L L G Gs sMNLrMNLrh h NYLTG NYLTG sIPDDsIPDD6.6. LFNNTPLL TYLNVGN NSLSG LFNNTPLL TYLNVGN NSLSG LIPgCLIPgC7.7. IGSLPI L IGSLPI L QhLnFhLnFQa a NNLTG AVPPA NNLTG AVPPA8.8. IFNMSK L IFNMSK L StISLStISLi is s NGLTG NGLTG PIPGPIPGn nT T9.9. SFSLPV L SFSLPV L R RW WF Fa aIsIsK K NNFFG NNFFG QIPQIPl lG G10.10. LAACPY L LAACPY L QVIAMPyQVIAMPy NLFEG NLFEG VLPpWVLPpW11.11. LGRLTN L LGRLTN L DADAIsLGIsLGg gNNFDAGNNFDAG PIPTPIPTe e12.12. LSNLTM L LSNLTM L T Tv vLDLTLDLTT TCNLTCNLT G G N NIPADIPAD13.13. IGHLGQ L IGHLGQ L S Sw wLHLALHLAM M NQLTG PIPAS NQLTG PIPAS14.14. LGNLSS L LGNLSS L A AI ILlLLlLkGkG NLLDG SLPST NLLDG SLPST15.15. VDSMNS L VDSMNS L TATAV Vd dVTENNLHGDVTENNLHGD L Ln nFLSFLSt t16.16. VSNCRK L VSNCRK L S St tL LQ QMdMdL L NYITG NYITG I ILPDYLPDY17.17. VGNLSSqLVGNLSSqL K KW WF FT TL LS Sn n NKLTG TLPAT NKLTG TLPAT18.18. ISNLTA L ISNLTA L E EVIVID DLSH NQLRLSH NQLRN N AIPES AIPES19.19. IM IMT TIEN L QWLDLSIEN L QWLDLSG G NSLSG FIPSN NSLSG FIPSN20.20. TALLRN I TALLRN I V VK KLFLLFLe eS S NEISG SIPKD NEISG SIPKD21.21. MRNLTN L EHL MRNLTN L EHLL LLSD NKLTS TIPPSLSD NKLTS TIPPS22.22. LFHLDkLFHLDk I I VrLDLSRVrLDLSR NFLSG ALPVD NFLSG ALPVD23.23. VGYLKQ I VGYLKQ I T Ti iMDLSdMDLSd NHFSG RIPYS NHFSG RIPYS24.24. IGQLQM L THLNLSA IGQLQM L THLNLSA NgFyDNgFyD SVPDS SVPDS25.25. FGNLTG L QTLDISH NSISG TIPNY FGNLTG L QTLDISH NSISG TIPNY26.26. LANFTT L VSLNLSF NKLHG QIPEG LANFTT L VSLNLSF NKLHG QIPEG L LxxxxL Lxxxx L L xxxxL Lx xL Lxxxx N Nx xL Lx xG G x xIPIPxxxxXA26-LRR （二）（二） 分析蛋白质的二级结构分析蛋白质的二级结构u二级结构：主要是氢键维持的二级结构：主要是氢键维持的结构结构v －螺旋（－螺旋（ -helix））v弯（弯（turn））v －折叠（－折叠（ -sheet）） strand sheetv襻（襻（loop）） 1. 预测蛋白质的预测蛋白质的 －螺旋和－螺旋和 －折叠结构－折叠结构ExPASy 主页主页选择选择 Secondary structure prediction在在“Secondary structure prediction”栏目选择栏目选择“nnPredict”分析软件分析软件在在nnPredict主页主页选择分析结构种类、粘贴序列选择分析结构种类、粘贴序列分析结果分析结果 2. 预测蛋白质的其它二级结构预测蛋白质的其它二级结构在在“Secondary structure prediction”栏目选择栏目选择“SOPMA”分析软件分析软件在在SOPMA主页主页选择分析结构种类、粘贴序列选择分析结构种类、粘贴序列 －螺旋、－螺旋、 栅栏和其它二级结构栅栏和其它二级结构，有，有图形图形显显示的分析结果示的分析结果 3. 预测蛋白质的预测蛋白质的coiled coil位点位点u由由2－－4个个 －螺旋组成－螺旋组成u蛋白质亚单位之间的结合结构蛋白质亚单位之间的结合结构u二级和三级结构之间的结构二级和三级结构之间的结构在在“Primary structure analysis”栏目选栏目选择择“Paircoil”分析软件分析软件在在Paircoil主页主页粘贴序列粘贴序列分析结果分析结果（（文字文字和和图图）） （三）（三） 分析蛋白质的三级结构分析蛋白质的三级结构1. 根据已知蛋白质结构推测未知蛋白质结构根据已知蛋白质结构推测未知蛋白质结构BLAST 检索检索在蛋白质结构数据库在蛋白质结构数据库（（PDB）中检索同源蛋白质）中检索同源蛋白质的结构的结构 ExPASy 主页选择主页选择 tertiary structure tools2. 通过分子建模（通过分子建模（molecular modeling）分析蛋白）分析蛋白质三维结构质三维结构u分析复杂分析复杂u适用于专业人员适用于专业人员在在“tertiary structure prediction ”栏目栏目选择选择一个分析工具，选择选择一个分析工具，email服务服务 （四）（四） 分析膜蛋白质分析膜蛋白质u膜蛋白种类膜蛋白种类v膜镶嵌蛋白质膜镶嵌蛋白质v膜附着蛋白质膜附着蛋白质 u膜蛋白的跨膜区一般形成膜蛋白的跨膜区一般形成 －螺旋－螺旋u膜附着蛋白质的形成膜附着蛋白质的形成v形成膜镶嵌蛋白质形成膜镶嵌蛋白质v内质网腔中的部分蛋白被剪切内质网腔中的部分蛋白被剪切v与膜脂分子（如与膜脂分子（如GPI））连接连接v跨膜区滞留在脂质双跨膜区滞留在脂质双层中层中 1. 预测蛋白质的跨膜区预测蛋白质的跨膜区ExPASy 主页主页选择选择Post-translational modification and topology prediction在在“Topology prediction”栏目选择栏目选择“SOSUI”分析分析工具工具在在SOSUI主页主页选择分析选择分析“SOSUI”分析软件分析软件在在SOSUI：：Submit a protein sequence网页粘贴序列网页粘贴序列分析结果分析结果 u其它分析软件其它分析软件vDAS：：分析原核生物蛋白质的跨膜结构分析原核生物蛋白质的跨膜结构vTmpred：：分析蛋白质的跨膜结构和在膜上分析蛋白质的跨膜结构和在膜上的方向的方向 2. 分析膜附着蛋白质的分析膜附着蛋白质的GPI剪切位点剪切位点ExPASy 主页主页选择选择 Post-translational modification and topology prediction在在“Post-translational modification”栏目选择栏目选择“DGPI”分析软件分析软件在在DGPI主页主页点击点击“Submit protein (DGPI Demo)”在在DGPI online demo网页粘贴序列网页粘贴序列分析结果分析结果 （五）分析蛋白质的翻译后修饰（五）分析蛋白质的翻译后修饰1. 分析信号肽及其剪切位点分析信号肽及其剪切位点ExPASy 主页选择主页选择 Post-translational modification and topology prediction在在“Post-translational modification”栏目选择栏目选择“SignalIP”分析软件分析软件在在SignalIP网页选择物种参照和分析方法，粘贴网页选择物种参照和分析方法，粘贴序列序列分析结果分析结果 2. 分析糖链连接点分析糖链连接点u糖链连接方式糖链连接方式vO－－连接：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸的羟基连接：丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸的羟基vN－－连接：天门冬酰氨的酰氨基连接：天门冬酰氨的酰氨基 ExPASy 主页选择主页选择 Post-translational modification and topology prediction在在“Post-translational modification”栏目选择栏目选择“NetOGlyc” 软件分析软件分析O－连接糖链的连接位点－连接糖链的连接位点在在NetOGlyc网页粘贴序列网页粘贴序列分析结果分析结果u分析方法（分析方法（1）：分析）：分析O－－连接糖蛋白连接糖蛋白 u分析方法（分析方法（2）：分析）：分析N－－连接糖蛋白连接糖蛋白ExPASy 主页选择主页选择 Post-translational modification and topology prediction在在“Post-translational modification”栏目选择栏目选择“NetNGlyc” 软件分析软件分析N－连接糖链的连接位点－连接糖链的连接位点在在NetNGlyc网页粘贴序列网页粘贴序列分析结果分析结果 u其它分析其它分析糖链糖链连接位点的方法连接位点的方法vDictyOGlyc：：分析分析O－－连接糖链连接糖链vYinOYang：：分析分析O－－连接糖链连接糖链 （六）分析蛋白质的亚细胞定位（六）分析蛋白质的亚细胞定位ExPASy 主页选择主页选择 Post-translational modification and topology prediction在在“Topology prediction”栏目选择栏目选择“PSORT” 软软件分析蛋白质在细胞中的定位件分析蛋白质在细胞中的定位在在PSORT网页网页选择分析方法，如选择选择分析方法，如选择PSORT for plant sequence点击点击“PSORT Prediction”，选择物种，，选择物种，粘贴序列粘贴序列分析分析结果结果 （七）分析化学因子作用蛋白质的位点（七）分析化学因子作用蛋白质的位点ExPASy 主页选择主页选择 Proteomics在在“Protein identification and characterization”的的“Other prediction or characterization tools”栏栏目选择目选择“PeptideCutter” 软件软件在在PeptideCutter网页选择化学因子、粘贴序列网页选择化学因子、粘贴序列分析结果分析结果 练习内容见练习内容见“生物信息学课程操作生物信息学课程操作练习练习”（七）上机操作（七）上机操作 。