跨膜区分析
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蛋白质序列、性质、功能和结构分析基于网络的蛋白质序列检索与核酸类似,从NCBI或利用SRS系统从EMBL检索。
1、疏水性分析ExPASy的ProtScale程序(/cgi-bin/protscale.pl)可用来计算蛋白质的疏水性图谱。
输入的数据可为蛋白质序列或SWISS-PROT数据库的序列接受号。
也可用BioEdit、DNAMAN等软件进行分析。
2、跨膜区分析蛋白质跨膜区域分析的网络资源有:TMPRED:/software/TMPRED_form.htmlPHDhtm:http:www.embl-heidelberg.de/Services/sander/predictprotein/predictpro tein.htmlMEMSAT: ftp://3、前导肽和蛋白质定位一般认为,蛋白质定位的信息存在于该蛋白自身结构中,并且通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达。
这就是信号肽假说的基础。
这一假说认为,穿膜蛋白质是由mRNA编码的。
在起始密码子后,有一段疏水性氨基酸序列的RNA片段,这个氨基酸序列就称为信号序列(signal sequence)。
蛋白质序列的信号肽分析可联网到http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP/或其二版网址http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP-2.0/。
该服务器也提供利用e-mail进行批量蛋白质序列信号肽分析的方案(http://genome.cbs.dtu.dk/services /SignalP/mailserver.html),e-mail 地址为signalp@ genome.cbs.dtu.dk。
蛋白质序列中含有的信号肽序列将有助于它们向细胞内特定区域的移动,如前导肽和面向特定细胞器的靶向肽。
在线粒体蛋白质的跨膜运输过程中,通过线粒体膜的蛋白质在转运之前大多数以前体形式存在,它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽或引肽(leader peptide)共同组成。
1.膜蛋白有胞外区、跨膜区、胞内区。
跨膜区就是蛋白在细胞膜内的部分。
有的蛋白只有一个跨膜区,有的会有很多个跨膜区。
2,肽段可以既扮演信号肽作用,到了目的地发挥定位锚定作用的。
不是绝对的信号肽最终都要被剪切掉的3信号肽signal peptide:常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移(定位)的N-末端的氨基酸序列(有时不一定在N端),至少含有一个带正电荷的氨基酸,中部有一高度疏水区以通过细胞膜。
信号肽假说认为,编码分泌蛋白的mRNA在翻译是首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽,它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。
信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔,随机被位于腔表面的信号肽酶水解,由于它的引导,新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内,最终被分泌到胞外。
4.信号肽-指在新合成的多肽链中用于指导蛋白质跨膜运输的氨基酸残基序列只有通过预测该蛋白有没有信号肽或跨膜域来判断该蛋白是膜蛋白或可溶性蛋白。
5.原核生物的蛋白运输机制原核生物细胞的结构比较简单,一般由细胞膜、细胞壁及周质空间等构成。
在细胞内合成的蛋白质需要通过转运到细胞的特定位置或分泌到细胞外行使其功能。
目前基于信号肽的蛋白运输途径研究主要有Sec途径和Tat途径。
基于信号肽的运输基本过程如下:核糖体上合成的新生肽,通过胞质中的各种定向伴侣蛋白识别N端信号肽,并引导其运送到膜上的移位机器上;使蛋白插入膜上或跨过膜分泌到膜外,此过程需要ATP或质子动力(pmf)供应能量;最后信号肽被剪除,蛋白折叠成正确构象。
1 信号肽及阻留(retention)信号此类信号决定新产生的蛋白运送到细胞的特定位置。
1.1 信号肽一般包括三个区域:N域、H域及C域。
现在鉴定的信号肽有:由SPaseI作用的信号肽I(通用的Sec信号肽),由SPaseII作用的信号肽II(脂蛋白的信号肽)及含模体R/K-R-x-#-#(#为蔬水残基)的Tat信号肽。
1.2 各种运输到细胞特定结构上的蛋白有以下几种阻留信号:⑴跨膜域;⑵脂修饰作用(革兰氏阳性菌的脂蛋白经脂修饰后固定于外膜表面);⑶细胞壁结合重复序列;⑷共价结合到细胞壁(一般N端有信号肽,C端有LPXGT/NPQTN的模体)。
三、真核生物基因结构的预测分析1、蛋白质理化性质分析蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础,分析包括分子质量、理论等电点(pI值)、氨基酸组成、原子组成、呈色反应、胶体沉淀、蛋白质的变形和复性、消光系数、半衰期、不稳定系数、脂肪系数和总平均疏水性等分析工具:ProtParam 工具/tools/protparam.htmlProtParam是基于蛋白质序列的组分分析,氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考分析方法(1)查找蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号可以在UniProt( /uniprot/index.html)中查找。
UniProt是欧洲生物信息学研究所EBI 将3个蛋白质数据库(即PIR 、SWISS-PROT和TrEMBL)统一起来而建立了一个蛋白质数据仓库在搜索框输入蛋白质名称(如Pichia pastoris Agglutinin-like protein 3)→Find(2)如果需要分析的蛋白是SWISS-PROT和TrEMBL数据库中已收录的蛋白质,则在输入蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)→点击“Compute parameters”(3)如果需要分析的是未知序列,则需在搜索框中粘贴氨基酸序列,返回结果即可得出结果分析:2、跨膜区分析使用工具:TMpredTMpred,它依靠一个跨膜蛋白数据库Tmbase(Hofmann和Stoffel,1993)。
Tmbase来源与Swiss-Prot库,并包含了每个序列的一些附加信息:跨膜结构区域的数量、跨膜结构域的位置及其侧翼序列的情况。
Tmpred利用这些信息并与若干加权矩阵结合来进行预测。
分析方法Tmpred的Web界面十分简明。
用户将单字符序列输入查询序列文本框,并可以指定预测时采用的跨膜螺旋疏水区的最小长度和最大长度。
蛋白质序列分析蛋白质序列的基本性质分析是蛋白质序列分析的基本方面,一般包括蛋白质的氨基酸组成,分子质量,等电点,亲水性,和疏水性、信号肽,跨膜区及结构功能域的分析等到。
蛋白质的很多功能特征可直接由分析其序列而获得。
例如,疏水性图谱可通知来预测跨膜螺旋。
同时,也有很多短片段被细胞用来将目的蛋白质向特定细胞器进行转移的靶标(其中最典型的例子是在羧基端含有KDEL序列特征的蛋白质将被引向内质网。
WEB中有很多此类资源用于帮助预测蛋白质的功能。
基本理化性质分析:https:///protparam/信号肽预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/在生物内,蛋白质的合成场所与功能场所常被一层或多层细胞膜所隔开,这样就涉及到蛋白质的转运。
合成的蛋白质只有准确地定向运行才能保证生命活动的正常进行。
一般来说,蛋白质的定位的信息存在于该蛋白质自身结构中,并通过与膜上特殊的受体相互作用而得以表达。
在起始密码子之后,有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA片段,这个氨基酸序列就这个氨基酸序列就是信号肽序列。
含有信号肽的蛋白质一般都是分泌到细胞外,可能作为重要的细胞因子起作用,从而具有潜在的应用价值。
糖基化位点预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/Net NGlyc/跨膜区分析:TMORED蛋白质序列含有跨膜区提示它可能作为膜受体起作用,也可能是定位于膜的锚定蛋白或者离子通道蛋白等,从而,含有跨膜区的蛋白质往往和细胞的功能状态密切相关。
蛋白酶的结构功能进行预测和分析:http://smart.embl-heidelberg.de/同源建模分析://SWISS-MODEL.html二级结构及折叠类预测:Predictprotein特殊结构或结构预测:COILS MacStripe疏水性分析:ExPASy的ProtScale基于序列同源性分析的蛋白质功能预测:至少有80个氨基酸长度范围内具有25%以上序列一致性才提示可能的显著性意义。