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蛋白質氨基酸殘基組成分析以及蛋白預測軟件

時間:2013-9-13閱讀:2388
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氨基酸是蛋白質的基礎組成單位,通過研究蛋白質中氨基酸的性質和組成來預測蛋白質的結構和功能,蛋白質氨基酸殘基組成分析主要是通過氨基酸分析儀來完成的,本文推薦了2個基于氨基酸組成進行蛋白質預測軟件 。

基于氨基酸組成的蛋白質預測軟件

根據組成蛋白質的20種氨基酸的物理和化學性質可以辨析電泳等實驗中的未知蛋白質,也可以分析已知蛋白質的物化性質。

ExPASy工具包包涵的程序:http://www.expasy.ch/tools/

AACompIdent:與把氨基酸序列在SWISS-PROT庫中搜索不同,AACompIdent工具利用未知蛋白的氨基酸組成去確認具有相同組成的已知蛋白。該程序分析時需提交的相關信息包括:蛋白質的氨基酸組成、等電點pI和分子量(如果知道)、正確的物種 分類及特別的關鍵詞。此外,用戶還需在六種氨基酸“組合”中作出選擇,這影響到分析如何進行。例如,某種“組合”會把殘基Asp/Asn(D/N)和Gln/Glu(Q/E)組合成 Asx(B)和Glx(Z);或者某種殘基會在分析中被*除去。

對數據庫中的每一個蛋白序列,算法會對其氨基酸組成與所查詢的氨基酸組成的差異打分。由電子郵件返回的結果被組織成三級列表:*張列表中的蛋白都基于特定的物種 分類而不考慮pI和分子量;第二張列表包含了不考慮物種分類、pI和分子量的全體蛋白;第三張列表中的蛋白不但基于特定物種分類,并且將 pI和分子量也考慮在內。

雖然計算所得結果各不相同,但零分表明了該序列與提出的組成*相符。

AACompSim:AACompIdent的一個變種,AACompSim提供類似的分析,但與前者以實驗所得的氨基酸組成為依據進行搜索不同,后者使用SWISS-PROT中的序列為依據。有報道稱,氨基酸組成在物種 之間是十分保守的(Cordwell等,1995),并且通過分析氨基酸的組成,研究者能從低于25%序列相似性的蛋白之間發現弱相似性(Hobohm和Sander,1995)。因此,在“傳統的”數據庫搜索基礎上輔以組成分析,能為蛋白質之間關系提供更多見解。

PROSEARCH:http://www.embl-heidelberg.de/prs.html

PROPSEARCH也提供基于氨基酸組成的蛋白質辨識功能。用144種不同的物化性質來分析蛋白質,包括分子量、巨大殘基的含量、平均疏水性、平均電荷等,把查詢序列的這些屬性構成的“查詢向量”與SWISS-PROT和PIR中預先計算好的各個已知蛋白質的屬性向量進行比較。這個工具能有效的發現同一蛋白質家族的成員。可以通過Web使用這個工具,用戶只需輸入查詢序列本身。

分子量搜索(MOWSE)

分子量搜索(MolecularWeightSearch,MOWSE)算法利用了通過質譜(MS)技術獲得的信息。利用完整蛋白質的分子量及其被特定蛋白酶消化后產物的分子量,一種未知蛋白質能被準確無誤地確認,給出由若干實驗才能決定的結果。由于未知蛋白無需再全部或部分測序,這一方法顯著地減少了實驗時間。

MOWSE的輸入是一個純文本文件,包含一張實驗測定的肽段列表,分子量范圍在0.7到4.0Kda之間。計算過程基于在OWL非冗余蛋白質序列庫中包含的信息。打分基于在一定分子量范圍內蛋白中一個片段分子量出現的次數。輸出的結果是得分*的30個蛋白的列表,包括它們在OWL中的條目名稱、相符肽段序列、和其它統計信息。模擬研究得出在使用5個或更少輸入肽段分子量時,準確率為99%。

該搜索服務可通過向mowse@daresburg.ac.uk發送電子郵件實現。為獲得更多關于查詢格式的細節信息,可以相該地址發送電子郵件,并在消息正文中寫上“help”這個詞。

蛋白質氨基酸組成分析

用鹽酸在110℃將蛋白或多肽水解成游離的氨基酸,用氨基酸分析儀測定各氨基酸的含量。

采用經典的陽離子交換色譜分離、茚三酮柱后衍生法,對蛋白質水解液及各種游離氨基酸的組分含量進行分析。儀器基本結構同普通HPLC相似,但針對氨基酸分析進行了細節優化(例如氮氣保護、惰性管路、在線脫氣、洗脫梯度及柱溫梯度控制等等)

通常細分為兩種系統:蛋白水解分析系統(鈉鹽系統)和游離氨基酸分析系統(鋰鹽系統),利用不同濃度和pH值的檸檬酸鈉或檸檬酸鋰進行梯度洗脫。其中鈉鹽系統一次zui多分析約25種氨基酸,速度較快,基線平直度好;鋰鹽系統一次zui多分析約50種氨基酸,速度較慢,基線一般不如鈉鹽系統好。

分析效果:從目前已知的氨基酸分析方法比較來看,除靈敏度(即zui低檢測限)比HPLC柱前衍生方法稍低以外(HPLC:<0.5pmol;氨基酸分析儀:<10pmol),其他如分離度、重現性、操作簡便性、運行成本等方面,都優于其他分析方法。

蛋白質氨基酸殘基組成分析的主要步驟包括:首先是蛋白被水解為氨基酸,其次是采用離子色譜等方法進行游離的氨基酸含量和組成的分析。總之利用蛋白可以分析氨基酸,利用氨基酸也可以研究蛋白質。

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