蛋白质组学/蛋白质 - 蛋白质相互作用/蛋白质空间

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本节

介绍

蛋白质-蛋白质相互作用极度依赖于所涉及蛋白质的三维结构，更甚于其氨基酸序列。多肽链折叠成其在体内的操作状态的方式长期以来一直由实验技术（如X射线晶体学和核磁共振）确定。这两种方法都是漫长、费力的过程，通常会得出可疑的结果，充其量只能与正在研究的蛋白质或已知密切相关的蛋白质有关。近年来，科学和计算的进步使得能够使用仅基于氨基酸序列来准确预测一小部分简单蛋白质的三维结构。由此衍生出蛋白质-蛋白质比对可以根据结构特征以及氨基酸序列进行，从而揭示未表征蛋白质（没有已知亲属）的功能，并因此深入了解它们在系统中与其他蛋白质相互作用的方式。

使用蛋白质空间的预测方法

许多用于预测三维蛋白质结构的预测方法与用于预测已知结构的蛋白质如何相互作用的预测方法相同（点击此处）。预测的“正确”方法是尝试对所有可能的构象进行评分，这在计算上非常密集。唯一已知的变通办法是开发牺牲 100% 准确性的快捷方法以提高速度。计算结构预测的新兴趋势结合了算法和生物学知识，采用“智能搜索”方法，只关注最有可能具有生物学意义的蛋白质区域。这被认为是对“随机搜索直到找到接近最优配置”方法的改进。

使用结构空间进行蛋白质结构比对

文件：结构空间地图.jpg

结构空间地图示例。

正在采取的另一个方向是调整一级序列比对方法以考虑二级和三级结构。蛋白质中有一些特征对于其功能和与其他蛋白质的相互作用至关重要，而这些特征并非仅由氨基酸序列决定。许多蛋白质尽管序列差异很大，但由于它们折叠成的形状，仍具有相同的功能特性。同时量化和可视化这些关系的一种方法是使用蛋白质结构空间地图。 [¹] 简而言之，蛋白质结构空间图是通过对已知蛋白质的结构匹配程度进行评分的结果。该分数被用作定向距离，用于将蛋白质家族相对于彼此定位在坐标轴上，如果它们更相似，则距离更近；如果它们更不相似，则距离更远。任何人都可以通过查看结构空间图，并立即判断两种蛋白质或蛋白质家族的相似程度，方法是查看它们在地图上的距离。

许多结构比对工具和数据库可以在商业上以及网络上免费获得。可以在维基百科关于比对软件的页面中找到它们的良好列表。

进一步阅读

• Shindyalov, I. N., Bourne, P. E. 通过最佳路径的增量组合扩展 (CE) 进行蛋白质结构比对。蛋白质工程 1998. 11(9) pp. 739-747.
• 维基百科关于结构比对的页面