蛋白质组学

蛋白质结构的推测与测定

1、 一级结构测定

蛋白质一级结构的测定又称蛋白质顺序分析,其基本方法是:①应用化学裂解法和蛋白酶水解法将多肽链专一性裂解。②逐一测定每个纯化的小肽段的顺序。③根据肽段氨基酸顺序中的重叠区确定小肽段的排列次序。④完成整条多肽链的顺序分析。

尽管蛋白质顺序分析已经自动化,但仍然耗时、复杂并且昂贵。重组DNA技术出现后,人们可以从cDNA或基因序列直接推导出蛋白质的氨基酸顺序,速度快且经济,已成为最常用的测定蛋白质一级结构的方法。

2、蛋白质高级结构预测

蛋白质三维结构很大程度上决定了蛋白质的功能, 目前应用X射线晶体衍射图谱法和核磁共振法已测定出1万多种蛋白质及其复合物的结构,但与已测得的30多万种蛋白质序列相比,还有很大的差距,大大地影响了人们对蛋白质结构和功能关系的研究。因此发展一种不依赖实验而又有一定准确性的蛋白质结构预测方法显得格外重要,近年来在这个方面取得了很多重要的成果。

蛋白质结构的理论预测方法都是建立在氨基酸的一级结构决定高级结构的理论基础上,大致分为以下三类。

(1)比较建模法 又称为同源结构预测,是根据大量已知的蛋白质三维结构来预测序列已知而结构未知的蛋白质结构。

(2)反向折叠法 反向折叠法是近年来发展起来的一种比较新的方法。它可以应用到没有同源结构的情况下,且不需要预测二级结构,直接预测三级结构,从而可以绕过现阶段二级结构预测准确性不超过65%的限度,是一种有潜力的预测方法。

(3)从头预测法 从理论上说,从头预测法是最为理想的蛋白质结构预测方法。它要求方法本身可以只根据蛋白质的氨基酸序列来预测蛋白质的二级结构和高级结构,但现在还不能完全达到这个要求。

根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据,可以预测一定氨基酸序列肽链空间结构和生物功能;反之也可以根据特定的生物功能,设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组等实验可以直接考察分析结构与功能之间的关系。

3、蛋白质三维结构实验测定

根据蛋白质的状态,测定蛋白质三维结构的方法分为两大类:①应用X射线晶体衍射图谱法和中子衍射法测定晶体中的蛋白质分子构象。②应用核磁共振法、园(圆)二色性光谱法、激光拉曼光谱法、荧光光谱法、紫外差光谱法和氢同位素交换法等测定溶液中的蛋白质构象。

其他方法可以测定溶液中蛋白质分子的局部构象,但很难获得蛋白质分子完整的三维结构,在应用上存在较大的局限性。

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