《蛋白質(zhì)預(yù)測》PPT課件

1、序列序列-構(gòu)造構(gòu)造-功能功能氨基酸的分類：氨基酸的分類：1. 體積；體積； 2. 親疏水性親疏水性3. 極性；極性；4. 正負(fù)電荷正負(fù)電荷5. 酸堿性；酸堿性；6. 脂肪族脂肪族/芳香族芳香族三個(gè)比較特殊的氨基酸：三個(gè)比較特殊的氨基酸：脯氨酸脯氨酸(P，Pro)：是環(huán)狀的亞氨基酸，易構(gòu)成：是環(huán)狀的亞氨基酸，易構(gòu)成順式肽鏈；順式肽鏈；甘氨酸甘氨酸(G，Gly)：碳原子上有兩個(gè)氫，沒有碳原子上有兩個(gè)氫，沒有側(cè)鏈，不和其它殘基互作，沒有位阻；側(cè)鏈，不和其它殘基互作，沒有位阻；半胱氨酸半胱氨酸(C，Cys)：高度化學(xué)反響活性，易構(gòu)：高度化學(xué)反響活性，易構(gòu)成二硫鍵。成二硫鍵。1. 氨基酸氨基酸維持和穩(wěn)定

2、蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)造的要素：維持和穩(wěn)定蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)造的要素：1. 靜電作用：嚴(yán)厲服從庫侖定律靜電作用：嚴(yán)厲服從庫侖定律2. 氫鍵：在二級(jí)構(gòu)造構(gòu)成中，非常重氫鍵：在二級(jí)構(gòu)造構(gòu)成中，非常重要要3. 范德華力：蛋白質(zhì)分子宏大，此力范德華力：蛋白質(zhì)分子宏大，此力不可忽視不可忽視4. 親疏水性：三級(jí)構(gòu)造中，至關(guān)重要親疏水性：三級(jí)構(gòu)造中，至關(guān)重要5. 配位鍵：例如金屬蛋白配位鍵：例如金屬蛋白6. 二硫鍵：蛋白質(zhì)的穩(wěn)定非常有用二硫鍵：蛋白質(zhì)的穩(wěn)定非常有用7. 其它要素：翻譯后修飾其它要素：翻譯后修飾Primary structure = the linear amino acid sequenceSecondar

3、y structure = spatial arrangement of amino-acid residues that are adjacent in the primary structureAn antiparallel sheet. Adjacent strands run in opposite directions. Hydrogen bonds between NH and CO groups connect each amino acid to a single amino acid on an adjacent strand, stabilizing the structu

4、re.A parallel sheet. Adjacent strands run in the same direction. Hydrogen bonds connect each amino acid on one strand with two different amino acids on the adjacent strand.E 代表折疊代表折疊C 代表無歸卷曲代表無歸卷曲H 代表螺旋代表螺旋QLMGERIRARRKKLKQLMG ERIRARRKKLK構(gòu)造？構(gòu)造？A提取樣本提取樣本參數(shù)提取參數(shù)提取學(xué)習(xí)分類規(guī)那么學(xué)習(xí)分類規(guī)那么預(yù)測預(yù)測.-Gly-Ala-Glu-Phe-.%延伸

5、延伸 成核區(qū)成核區(qū) 延伸延伸延伸延伸 螺旋核螺旋核 延伸延伸54321105 . 7jjjjffff)(/ )|(log);(SPRSPRSI參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：Proteins，2006，64：575-586.Journal of Protein Chemistry, 1999, 18:473-480.Amino Acids, 2021, 35:607-614.Biochemical and Biophysical Research Communications, 2002, 294: 621-625.Journal of Computational Biology, 2006, 13: 1

6、489-1502.Protein Engineering, 1999,12:1041-1050.Talanta, 2007, 71:2069-2073.Bioinformatics, 2006, 22:1809-1814.BMC Bioinformatics, 2006, 7: 301.Proteins, 2006, 65: 453-462.Journal of Theoretical Biology, 2007, 248: 354-366.Polymer, 2005, 46: 4314-4321.Journal of Computational Biology, 2021, 15: 65-7

7、9.BMC Bioinformatics, 2007, 8: 357.Artificial Intelligence in Medicine, 2004, 31: 117-.Proteins, 2007, 66: 838-845.Neurocomputing, 2021, 72: 262-268.BMC Bioinformatics, 2021, 9:49. TEAVDAATAEKVFKQYANDNGVDGEWTYDDATKTFTVTEKTEAVDAWTVEKAFKTFANDNGVDGAWTVEKAFKTFTVTEKsequence 1 sequence 2Replace both seque

8、nces withan engineered peptide (“chameleon)Source: Minor and Kim. 1996. Nature 380:730-734a -helix b-strand請(qǐng)看演示請(qǐng)看演示SCOP庫分類庫分類一些蛋白質(zhì)中不同構(gòu)造域的構(gòu)造特征一些蛋白質(zhì)中不同構(gòu)造域的構(gòu)造特征基于蛋白質(zhì)一級(jí)序列信息，利用生物信息學(xué)基于蛋白質(zhì)一級(jí)序列信息，利用生物信息學(xué)手段預(yù)測蛋白質(zhì)的二級(jí)構(gòu)造、超二級(jí)構(gòu)造、手段預(yù)測蛋白質(zhì)的二級(jí)構(gòu)造、超二級(jí)構(gòu)造、構(gòu)造類，三個(gè)必要條件：構(gòu)造類，三個(gè)必要條件：A數(shù)據(jù)集：具有統(tǒng)計(jì)性、無冗余、普通要數(shù)據(jù)集：具有統(tǒng)計(jì)性、無冗余、普通要求類似性較低；求類似

9、性較低；B參數(shù)：類別之間要有差別，可以代表各參數(shù)：類別之間要有差別，可以代表各自的類別；最常用的參數(shù)是氨基酸的含量，自的類別；最常用的參數(shù)是氨基酸的含量，最近最近Chou構(gòu)建的偽氨基酸組分可以很好的構(gòu)建的偽氨基酸組分可以很好的運(yùn)用到分類中；運(yùn)用到分類中；C判別模型：不同的模型適宜不同的分類判別模型：不同的模型適宜不同的分類問題。問題。Second structure prediction以文章以文章-turn types prediction in proteins using the support vector machine. Journal of Theoretical Biology

10、.數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫：490 non-homologous proteins (25%) contained 1281 -turn which include 1182 inverse -turn and 99 classic -turn. 每個(gè)每個(gè)turn只含有三個(gè)氨基酸。只含有三個(gè)氨基酸。參數(shù)：參數(shù)：20種氨基酸寫成種氨基酸寫成A=10。0，一個(gè)，一個(gè)1，19個(gè)個(gè)0，這樣，這樣三肽就是一個(gè)三肽就是一個(gè)60維的向量。維的向量。算法：支持向量機(jī)算法：支持向量機(jī)結(jié)果：結(jié)果：Sn=67.20，Sp=35.80，Ac=93.40.問題：問題：正負(fù)數(shù)據(jù)集差別太大正負(fù)數(shù)據(jù)集差別太大預(yù)測敏感性和特異性不高預(yù)測

11、敏感性和特異性不高能夠的改善方法：能夠的改善方法：參數(shù)重新選擇參數(shù)重新選擇改善算法改善算法超二級(jí)構(gòu)造參考文獻(xiàn)：超二級(jí)構(gòu)造參考文獻(xiàn)：Proteins, 2006, 65: 49-54.Advances in Engineering Software, 1999, 30: 347-352.Proteins, 2006, 65: 922-929.Journal of Computational Biology, 2002, 9: 261-276.Genome Information, 2003, 14:196-205.J. Peptide Res. 2003, 61: 159-162.Peptide

12、s, 2003, 24: 665-669.Journal of Protein Chemistry, 1998, 17: 363-376.J. Peptide Res. 2003, 61: 243-251.Analytical Biochemistry, 2000, 286: 1-16.Protein Journal, 2021, 27: 115-122.Peptides, 2003, 24: 629-630.Journal of Peptide Science, 2002, 8: 297-301.Nucleic Acids Research, 2006, 34: 2085-2097.Prot

13、ein structural class prediction以文章以文章 Using pseudo-amino acid composition and support vector machine to predict protein structural class. Journal of Theoretical Biology. 2006, 243: 444-448.為例為例數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫：52 all-，61 all-，45/,46 +(Identity30%)。參數(shù)：參數(shù)：PseAAC，包含了氨基酸的親疏水性質(zhì)和關(guān)聯(lián)性質(zhì)，包含了氨基酸的親疏水性質(zhì)和關(guān)聯(lián)性質(zhì)， 以及氨基酸的頻率以及氨

14、基酸的頻率算法：支持向量機(jī)算法：支持向量機(jī)結(jié)果：結(jié)果：Sn1，2，3，4=0.885，0.967，0.778，0.739 Sp1，2，3，4=0.958，0.922，0.686，0.872參考文獻(xiàn)：非常多參考文獻(xiàn)：非常多.Amino Acids, 2007, 33: 623-629.Physica A, 2007, 386: 581-589.Journal of Theoretical Biology, 2021, 250: 186-193.Amino Acids, 2021, 35: 581-590.Journal of Theoretical Biology, 2021, 253: 388

15、-392.Computational Biology and Chemistry, 2003, 27: 373-380.Biochimie, 2000, 82: 783-785.Journal of Protein Chemistry, 1998, 17: 209-217.Biochimica et Biophysica Acta, 2000, 1476: 1-2.Protein quaternary structure prediction參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：Amino Acids， 2021，Nov 27. Xiao X, Lin WZ.BMC Bioinformatics, 2006，4:187Bioinformatics, 2003, 19: 2390-2396.Proteins, 2003, 53: 282-289.Amino Acids, 2006, 30: 461-468.Bioinformatics, 2001, 17: 551-556.Amino Acids, 2021, 35: 591-598.Journal Prote