本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析

本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析

單選題A11.膜蛋白的解析主要采用的實驗方法是答案：(C)A:X-射線晶體分析法B:核磁共振方法C:冷凍電子顯微鏡技術(shù)D:免疫共沉淀技術(shù)E:酵母雙雜交系統(tǒng)

單選題A12.關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述正確的是答案：(A)A:二硫鍵對穩(wěn)定蛋白質(zhì)的構(gòu)象起重要作用B:當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)放入水中時，帶電荷的氨基酸側(cè)鏈趨向于排列在分子的外面C:蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)D:氨基酸的疏水側(cè)鏈很少埋在蛋白質(zhì)分子的內(nèi)部E:蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)主要是指三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)

單選題A13.有關(guān)alpha;-螺旋的敘述錯誤的是答案：(C)A:分子內(nèi)的氫鍵使alpha;-螺旋穩(wěn)定，減弱R基團間不利的相互作用使alpha;-螺旋穩(wěn)定B:減弱R基團間不利的相互作用使alpha;-螺旋穩(wěn)定C:疏水作用使alpha;-螺旋穩(wěn)定D:在某些蛋白質(zhì)中，alpha;-螺旋是二級結(jié)構(gòu)中的一種類型E:脯氨酸和甘氨酸殘基使alpha;-螺旋中斷

多選題4.關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述正確的是答案：(ABCD)A:一級結(jié)構(gòu)是決定高級結(jié)構(gòu)的重要因素B:帶電荷的氨基酸側(cè)鏈伸向蛋白質(zhì)分子表面C:氨基酸側(cè)鏈的疏水基團和輔基分布在分子內(nèi)部D:一種蛋白質(zhì)可以有多個不同的結(jié)構(gòu)域E:不同的蛋白質(zhì)具有相同的生物學(xué)功能是因為有相同的結(jié)構(gòu)域

多選題5.蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫主要有答案：(BDE)A:DSSPB:FSSPC:PROSITED:CATHE:SCOP

名詞解釋題6.結(jié)構(gòu)域答案：(結(jié)構(gòu)域(domain)是構(gòu)成蛋白質(zhì)亞基的緊密球狀區(qū)域，在蛋白質(zhì)中可以具有相對獨立三級結(jié)構(gòu)的部分，通常由一個基因外顯子編碼，并可具有特定的功能，在較大的蛋白質(zhì)中結(jié)構(gòu)域之間通過較短的多肽柔性區(qū)互相連接，也是蛋白質(zhì)構(gòu)象中二級結(jié)構(gòu)與三級結(jié)構(gòu)之間的一個層次，它是在較大的蛋白質(zhì)分子中，由于多肽鏈上相鄰的超二級結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成在空間上可以與蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)明顯區(qū)別的結(jié)構(gòu)形態(tài)。一般每個結(jié)構(gòu)域由100～200個氨基酸殘基組成，各有獨特的空間構(gòu)象，可承擔(dān)特定的生物化學(xué)功能。)

名詞解釋題7.蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)答案：(蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)及四級結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為高級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)(advancedstructuresofprotein)即蛋白質(zhì)構(gòu)象(conformation)，有其自身形成規(guī)律；活性蛋白質(zhì)有最適構(gòu)象但此構(gòu)象有動態(tài)性(dynamicity)。)

簡答題8.簡述蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)特征及其分類。答案：((1)穩(wěn)定的活性水溶性蛋白質(zhì)構(gòu)象有如下特征：①疏水性側(cè)鏈主要集中在內(nèi)部，盡可能多的親水側(cè)鏈分布在表面；在蛋白質(zhì)表面通過氫鍵結(jié)合水分子生成水化膜以穩(wěn)定蛋白質(zhì)。②通過表面對應(yīng)區(qū)域的形狀和理化性質(zhì)互補和多位點協(xié)同實現(xiàn)與相應(yīng)分子的特異性相互作用。③球狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有柔韌性，且總處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，不僅結(jié)構(gòu)動態(tài)可變，且在結(jié)構(gòu)變化到顯著改變其活性之前還可逆恢復(fù)構(gòu)象并恢復(fù)活性；不同結(jié)構(gòu)區(qū)域可相對獨立發(fā)揮作用，但依賴于整體的結(jié)構(gòu)；當(dāng)整體構(gòu)象發(fā)生顯著改變后(即變性)，局部結(jié)構(gòu)將難以維持，局部功能也難以維持。這些特征是識別水溶性蛋白質(zhì)活性位點、相互作用位點的重要依據(jù)。(2)膜蛋白三級結(jié)構(gòu)難結(jié)晶。(3)按照蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中二級結(jié)構(gòu)的折疊和組裝，分類如下：全alpha;-螺旋、全beta;-折疊、alpha;-螺旋/beta;-折疊，還有少量alpha;-螺旋+beta;-折疊類。)

簡答題9.簡述解析蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的意義。答案：(主要從直接預(yù)測蛋白質(zhì)功能、預(yù)測蛋白質(zhì)互作和蛋白質(zhì)復(fù)合物在生命過程中的作用、解釋特定結(jié)構(gòu)對復(fù)雜疾病影響等方面進(jìn)行回答即可。)

簡答題10.基于結(jié)構(gòu)如何對蛋白質(zhì)進(jìn)行分類?如何預(yù)測蛋白質(zhì)的功能?答案：((1)基于結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分類參考如下：①通常按二級結(jié)構(gòu)組裝模式對蛋白質(zhì)進(jìn)行分類。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)組裝模式主要是全alpha;-螺旋、全beta;-折疊、alpha;-螺旋/beta;-折疊，還有少量alpha;-螺旋+beta;-折疊類。全alpha;-螺旋蛋白質(zhì)幾乎不含beta;-折疊，主要由alpha;-螺旋加上連接結(jié)構(gòu)組成，典型代表如人血清白蛋白和細(xì)菌視紫紅質(zhì)；全beta;-折疊蛋白質(zhì)幾乎不含alpha;-螺旋，由beta;-折疊和連接結(jié)構(gòu)組成，代表如人晶狀體蛋白和某些離子通道；alpha;-螺旋/beta;-折疊蛋白質(zhì)指中心為beta;-折疊外圍為alpha;-螺旋的蛋白質(zhì)，如細(xì)胞表面標(biāo)志蛋白CD98及糖酵解的絕大多數(shù)酶蛋白；alpha;-螺旋+beta;-折疊類蛋白質(zhì)指含有alpha;-螺旋和beta;-折疊，且中間有beta;-轉(zhuǎn)角等其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行分隔，其規(guī)律性較弱且較少見，典型代表如TATA-盒結(jié)合蛋白。②另外，目前兩大蛋白質(zhì)分類數(shù)據(jù)庫SCOP和CATH也給出了相應(yīng)的分類標(biāo)準(zhǔn)，參考如下：在SCOP數(shù)據(jù)庫中，按照從簡單到復(fù)雜的順序?qū)Φ鞍踪|(zhì)進(jìn)行分類，分類基于四個層次，位于分類層次頂部的是類(class)，之后依次為家族(family)，超家族(supperfamily)、折疊子(fold)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域(proteindomain)、單個PDB蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)記錄。SCOP數(shù)據(jù)庫可以通過其分級結(jié)構(gòu)導(dǎo)航進(jìn)行瀏覽，用關(guān)鍵字、PDB標(biāo)志碼查詢，或通過一個蛋白質(zhì)序列進(jìn)行同源搜索。在各個分類層次中，家族用來描述相近的蛋白質(zhì)進(jìn)化關(guān)系；超家族用來描述遠(yuǎn)源的進(jìn)化關(guān)系；折疊子用來描述空間的幾何關(guān)系。在SCOP數(shù)據(jù)庫中結(jié)構(gòu)域又被分為以下幾類：全alpha;-螺旋，全beta;-折疊，alpha;-螺旋和beta;-折疊，alpha;-螺旋加beta;-折疊以及復(fù)合結(jié)構(gòu)域。CATH分別是數(shù)據(jù)庫中四種分類類別的首字母，即蛋白質(zhì)的種類(class，C)，蛋白質(zhì)中二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)架(architecture，A)、蛋白的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology，T)和蛋白質(zhì)同源超家族(Homologoussuperfamily，H)。與SCOP不同的是，CATH把蛋白質(zhì)分為4類，即全alpha;、全beta;，alpha;-beta;(alpha;/beta;型和alpha;+beta;型)和低二級結(jié)構(gòu)類。低二級結(jié)構(gòu)類是指二級結(jié)構(gòu)成分含量很低的蛋白質(zhì)分子。CATH數(shù)據(jù)庫的第二個層次為由alpha;-螺旋和beta;-折疊形成的超二級結(jié)構(gòu)排列方式，而不考慮它們之間的連接關(guān)系。形象地說來，就是蛋白質(zhì)分子的構(gòu)架，如同建筑物的立柱和橫梁等主要部件，這一層次的分類主要依靠人工方法。第三個層次為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即二級結(jié)構(gòu)的形狀和二級結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系。第四個層次為結(jié)構(gòu)的同源性，它是先通過序列比較然后再用結(jié)構(gòu)比較來確定的。除了以上提到的四種分類外，CATH數(shù)據(jù)庫還有另外一種分類層次為序列層次，在這一層次上，只要結(jié)構(gòu)域中的序列同源性大于35%，就被認(rèn)為具有高度的結(jié)構(gòu)和功能的相似性，從而被劃分為在同一序列家族(sequencefamily)中。(2)利用蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)信息預(yù)測蛋白質(zhì)功能包括：基于基序的方法、基于表面的方法和基于學(xué)習(xí)的方法等。①基于基序的方法(motif-basedapproaches)通過識別功能相關(guān)的蛋白質(zhì)中保守的三維基序，并建立這些保守的基序和保守的蛋白質(zhì)功能間的映射關(guān)系用于預(yù)測目標(biāo)蛋白質(zhì)的某些生物化學(xué)功能。這種基于結(jié)構(gòu)比對的保守性分析策略是預(yù)測未知功能酶蛋白的有效手段。相應(yīng)的軟件有SITE、TESS、模糊功能形態(tài)(FFF)、SPASM等。②基于表面的方法(surface-basedapproaches)對給定蛋白質(zhì)進(jìn)行表面模型化，利用與結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)表面模型，識別蛋白質(zhì)表面上的結(jié)構(gòu)(如空間特性或穴等)特征，進(jìn)而利用這些特征來推斷蛋白質(zhì)功能。與基序分析相似，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型可以通過蛋白質(zhì)分子表面的互補性來展示在氨基酸或原子水平下由分子內(nèi)相互作用所體現(xiàn)的特定的生化功能。例如，疏水性表面經(jīng)常作為相互作用分子之間的接口，靜電分子表面也常被用來解釋蛋白質(zhì)功能。這些方法必須基于兩個蛋白質(zhì)表面之間的匹配模型，常用圖論技術(shù)解決結(jié)構(gòu)匹配問題。SURFACE數(shù)據(jù)庫提供對輸入蛋白質(zhì)進(jìn)行局部表面特征模式(localsurfacepatterns，clefts)識別進(jìn)而進(jìn)行蛋白質(zhì)功能注釋的系統(tǒng)。③基于學(xué)習(xí)的方法(learning-basedapproaches)是利用有效的分類方法，從最相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征中識別最合適的功能類別，如SVM和KNN等分類方法。基于學(xué)習(xí)的方法以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特征作為分類依據(jù)，功能分類作為樣本標(biāo)簽，通過數(shù)據(jù)對象之間的相似性矩陣對訓(xùn)練蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的評估。)

簡答題11.簡述實驗解析蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)方法的特點。答案：(目前蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析主要有蛋白質(zhì)晶體X-衍射分析、核磁共振波譜和冷凍電鏡技術(shù)等。此外，高通量的酵母雙雜交系統(tǒng)和免疫共沉淀技術(shù)可用于分析蛋白質(zhì)問的相互作用，這也是結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)中分析蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有力工具。①蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)X-衍射分析。X-射線晶體分析法(X-raydiffractioncrystallography)是解析生物大分子結(jié)構(gòu)的基本方法，也是目前分辨率最高的方法，已用于解析了大量蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)該法需要將待分析的蛋白質(zhì)形成晶體，所用蛋白質(zhì)樣品量很大，故常將該蛋白質(zhì)的基因克隆到表達(dá)載體在特定宿主細(xì)胞(如大腸埃希菌)中誘導(dǎo)表達(dá)，純化后優(yōu)化條件結(jié)晶；然后將晶體進(jìn)行X射線衍射，收集并整合相應(yīng)的衍射圖譜，通過復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)解析過程得到蛋白質(zhì)中的原子坐標(biāo)信息。目前，X射線衍射測定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)需要人工處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，生成本和效率方面還有待改進(jìn)。②核磁共振波譜分析。NMR是研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與小分子配體間相互作用的動力學(xué)特征和性質(zhì)的有效手段。與X-衍射晶體分析技術(shù)相比較，NMR技術(shù)盡管在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定中限制較大，但其無須制備晶體，故NMR法常用于解析無法獲得晶體的蛋白質(zhì)或膜蛋白的結(jié)構(gòu)。③冷凍電子顯微鏡技術(shù)。冷凍電子顯微鏡技術(shù)是從20世紀(jì)70年代提出的，在20世紀(jì)80年代趨于成熟，已成為研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的強有力手段。冷凍電子顯微鏡技術(shù)主要用于蛋白質(zhì)及其復(fù)合物的外部形貌觀察，可用不同的方法對均一的(如膜蛋白的二維晶體，二十面體對稱的病毒等對稱結(jié)構(gòu))和不均一的(如核糖體等)樣品進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)重構(gòu)，同時可應(yīng)用的蛋白質(zhì)分子大小范圍很寬。冷凍電子顯微鏡技術(shù)觀察生物大分子的空間構(gòu)象需要借助生物信息學(xué)方法、模式識別(patternrecognition)、數(shù)據(jù)庫分析和同源建模(homologymodeling)等技術(shù)的整合。由冷凍電鏡技術(shù)所獲得的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)與X射線晶體技術(shù)非常相似，而且其信噪比非常低，并適合于膜蛋白的分析。此技術(shù)目前應(yīng)用面并不太廣，也沒有形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。)

簡答題12.簡述蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu)分類。答案：(超二級結(jié)構(gòu)主要有：①beta;-轉(zhuǎn)角或Omega;環(huán)等連接連續(xù)四個alpha;-螺旋形成的四tr螺旋捆；②中部固定位置含有亮氨酸及其他疏水側(cè)鏈氨基酸殘基、在螺旋兩端含有強親水側(cè)鏈氨基酸的alpha;-螺旋組成的亮氨酸拉鏈；③一條主鏈中相鄰七個兩親alpha;-螺旋通過過渡結(jié)形成的七次穿膜螺旋組；④連續(xù)主鏈中兩段alpha;-螺旋連接三段beta;-折疊鏈形成的Rossmann折疊；⑤beta;-轉(zhuǎn)角連接alpha;-螺旋構(gòu)成的alpha;-螺旋-beta;-轉(zhuǎn)角-alpha;-螺旋；⑥Omega;環(huán)連接alpha;-螺旋構(gòu)成的alpha;-螺旋一n環(huán)alpha;-螺旋等；⑦beta;-折疊都為超二級結(jié)構(gòu)。)

簡答題13.闡述蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)分類及組成。答案：(蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)構(gòu)象，活性蛋白質(zhì)均有最適構(gòu)象且其構(gòu)象有動態(tài)性。蛋白質(zhì)構(gòu)象包含二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)及四級結(jié)構(gòu)信息。①蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。其主要分為a-螺旋、beta;-折疊、beta;-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲等。②超二級結(jié)構(gòu)指位于同一主鏈的多個二級結(jié)構(gòu)組裝形成的特定組裝體，可直接作為三級結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)域的組成單元，是從蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成三級結(jié)構(gòu)的一個過渡結(jié)構(gòu)形式，也稱為立體結(jié)構(gòu)形成的模體。超二級結(jié)構(gòu)通常并不對應(yīng)生物化學(xué)功能，但其結(jié)構(gòu)模式是解析蛋白質(zhì)組裝機制的關(guān)鍵信息之一。而結(jié)構(gòu)域一般是由100～200個氨基酸殘基組成，各有獨特的空間構(gòu)象，可承擔(dān)特定的生物化學(xué)功能。③蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)分子中所有共價相連原子的空間相對位置，由多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞和折疊形成；蛋白質(zhì)如有特殊的必需輔基，其三級結(jié)構(gòu)也包括來自這類輔基的原子的空間位置。穩(wěn)定蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)主要靠氨基酸側(cè)鏈之間的疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵、范德華力和靜電作用等。不同類型的蛋白質(zhì)局部結(jié)構(gòu)分解后可具有很高的相似性，但在三級結(jié)構(gòu)層面不同蛋白質(zhì)所體現(xiàn)的各自整體結(jié)構(gòu)特征通常不同。④四級結(jié)構(gòu)是獨立三級結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合物。形成四級結(jié)構(gòu)全部依靠非共價鍵相互作用，且來自不同亞基的二級結(jié)構(gòu)間可發(fā)生強的相互作用以穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)，如生成跨亞基的更大beta;-折疊結(jié)構(gòu)或a-螺旋聚集體；其中，氫鍵、疏水相互作用和靜電作用是主要維持力。為了形成穩(wěn)定的四級結(jié)構(gòu)，必然要求相互作用的任兩個蛋白質(zhì)問在空間外形互補以增加接觸面且理化性質(zhì)互補。這些特征也是預(yù)測蛋白質(zhì)間相互作用時有用的輔助依據(jù)。通常四級結(jié)構(gòu)能可逆解離或聚合并多數(shù)伴隨活性的顯著改變，這是蛋白質(zhì)序列改變后蛋白質(zhì)構(gòu)象改變并改變蛋白質(zhì)聚集狀態(tài)從而引起疾病的重要機制。在外觀形狀上，偶數(shù)亞基形成的四級結(jié)構(gòu)具有較高的對稱性，包括中心對稱和二面體對稱等方式。水溶性四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)主要是球形，而膠原和鞭毛等蛋白質(zhì)具有纖維狀四級結(jié)構(gòu)，其水溶性較差。具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)通常有多個相同或不同的活性位點，比單純的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)具有更復(fù)雜的功能和調(diào)節(jié)機制。特別是形成同亞基的四級結(jié)構(gòu)，對生物體是一種簡約化的行為，因為可用短的基因片段編碼一個很大的蛋白質(zhì)，這無疑比直接編碼一個大蛋白質(zhì)節(jié)約且可靠。)

簡答題14.簡述蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分類及主要特征。答案：(蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。其主要分為alpha;-螺旋、beta;-折疊、beta;-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲等：①alpha;-螺旋(alpha;-helix)的結(jié)構(gòu)特征為：主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；螺旋每上升一圈是3．6個氨基酸殘基，螺距為0．54nm；相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵；側(cè)鏈基團位于螺旋的外側(cè)。②beta;-折疊(beta;-sheets)是描述主鏈的另一種特殊走向模式，由位于不同區(qū)段的多個連續(xù)主鏈片段(beta;-折疊鏈)相互靠近，連續(xù)片段肽鍵基團間形成氫并側(cè)向聚集構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)特征為：若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片；所有肽鍵的C=0和N-H形成鏈間氫鍵；側(cè)鏈基團分別交替位于片層的上、下方。③beta;-轉(zhuǎn)角是連接相同主鏈上alpha;-螺旋和beta;-折疊等二級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為：多肽鏈180゜回折部分，通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成，借1、4殘基之間形成氫鍵維系。在球蛋白中有較高保守性。規(guī)卷曲是規(guī)律性較低而難以描述的特殊類型二級結(jié)構(gòu)，其所涉及的殘基數(shù)量差異大，整體外形變化大，可采取多種折疊且不同構(gòu)象間的能量差異小而容易相互轉(zhuǎn)變，故其結(jié)構(gòu)的規(guī)律性很低。無規(guī)卷曲各種構(gòu)象狀態(tài)仍遵循物理化學(xué)原理，但構(gòu)象波動較大，對溫度變化敏感。)

簡答題15.蛋白質(zhì)三大結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫PDB、SCOP和CATH有何異同?答案：(蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫是一類重要的生物分子信息數(shù)據(jù)庫，是結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)的關(guān)鍵組成。同時，蛋白質(zhì)三大結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫存在著差異。PDB數(shù)據(jù)庫(proteindatabank，PDB)主要存儲蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而SCOP和CATH主要用于對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較和區(qū)分。①PDB是用于保存生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的常用檔案庫，由美國Brookhaven國家實驗室于1971年創(chuàng)建。該數(shù)據(jù)庫以文本文件的方式存放數(shù)據(jù)，每個分子各用一個獨立的文件。除了原子坐標(biāo)外，還包括物種來源、化合物名稱、結(jié)構(gòu)以及有關(guān)文獻(xiàn)等基本注釋信息。此外，還給出分辨率、結(jié)構(gòu)因子、溫度系數(shù)、蛋白質(zhì)主鏈數(shù)目、配體分子式、金屬離子、二級結(jié)構(gòu)信息、二硫鍵位置等和結(jié)構(gòu)有關(guān)的數(shù)據(jù)。除了能以文本編輯的方式查看這些數(shù)據(jù)外，還可以利用一些圖形軟件直觀觀察蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，例如VMD、Jmol、Swiss-PDBviewer及RasMol等。②蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)庫(structuralclassificationofprotein，SCOP)是對已知結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)進(jìn)行分類的數(shù)據(jù)庫，其根據(jù)不同蛋白質(zhì)的氨基酸組成及三級結(jié)構(gòu)的相似性，詳細(xì)描述已知結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)問的功能及進(jìn)化關(guān)系。SCOP數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建除了使用計算機程序外，主要依賴于人工驗證。在SCOP數(shù)據(jù)庫中，按照從簡單到復(fù)雜的順序?qū)Φ鞍踪|(zhì)進(jìn)行分類，分類基于四個層次，位于分類層次頂部的是類(class)，之后依次為家族(family)、超家族(supperfamily)、折疊子(fold)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域(proteindomain)、單個PDB蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)記錄。SCOP數(shù)據(jù)庫可以通過其分級結(jié)構(gòu)導(dǎo)航進(jìn)行瀏覽，用關(guān)鍵字、PDB標(biāo)志碼查詢，或通過一個蛋白質(zhì)序列進(jìn)行同源搜索。探究所研究的蛋白質(zhì)相近的結(jié)構(gòu)空間區(qū)域時，蛋白質(zhì)的分類層次有助于對蛋白質(zhì)進(jìn)行定位，而且數(shù)據(jù)庫提供的交叉鏈接，方便對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行生物學(xué)解釋。③倫敦大學(xué)于1993年開發(fā)和維護的CATH數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫的名稱CATH分別是數(shù)據(jù)庫中四種分類類別的首字母，即蛋白質(zhì)的種類(class，C)、蛋白中二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)架(architecture，A)、蛋白質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology，T)和蛋白質(zhì)同源超家族(homologoussuperfamily，H)。SCOP注重從蛋白質(zhì)進(jìn)化角度進(jìn)