结构生物化学/蛋白质结构比对的进展与陷阱
对 Hasegawa Hitomi 和 Holm Liisa 发表的一篇论文的有趣观察
蛋白质结构比对的进展与陷阱
很明显，结构比较可以打开一扇通往过去的窗口，因为蛋白质参与了一种进化过程。严格使用蛋白质序列比较提供了有限的信息，并且有时即使对于稍微不同的结构也会产生矛盾的信息。这使得科学家和研究人员将目光转向结构比较方法，这些方法允许在生成生物学意义最大的比对方面采用更灵活的程序。蛋白质序列和结构分析的确为更深入地了解蛋白质及其重要功能铺平了道路。然而，需要注意的是，蛋白质结构的多样性远小于蛋白质序列的多样性，这主要是由于天然蛋白质的物理限制。结构蛋白的基础是由通过已知蛋白质结构图示进行的视觉分析的概念奠定的。虽然可能没有一个普遍的代码来确定何时蛋白质在结构上相似，但我们都知道当我们看到它时。三维结构的生成使蛋白质的可视化变得容易得多。事实上，结构比对最广泛的应用是能够识别由共同祖先基因组中相同密码子编码的同源残基。蛋白质结构比对领域多年来一直保持着活跃的性质，新的方法数量每五年翻一番。
在分数方面，不同的评分主题可以根据处理的是三维结构、二维结构还是一维结构来分类为不同的类型。当涉及到 3D 结构时，相似之处来自“等效原子在刚体叠加后的位置偏差”。公共核心的大小和间隙惩罚之间的平衡可以定义一组最佳配置。灵活的比对器开始发挥作用，通过将特定蛋白质内的多个亚结构连接起来，作为识别具有较大构象变化的蛋白质的主要识别器。当比较 2D 结构时，相似之处来自“分子内 C(α)-C(α) 距离”的相对距离差异。用我们能理解的话来说，这本质上意味着，对于相同的相似度水平，允许在三级接触方面比局部接触更大的偏差。最后，当涉及到 1D 结构时，轮廓根据其氨基酸类型和高度特定的骨架构象状态对每个残基进行分类。一旦确定了分数，则通过查找最佳的对应集来确定比对。片段组装算法生成非顺序比对，而一致评分已用于从大量成对比对数据库生成多个比对。新的结构已放置在蛋白质数据库中，并且在插入此数据库之前会考虑某些参数，例如蛋白质的大小和分子形状。结构比对的评估起着至关重要的作用，因为它们首先衡量比对的准确性、比对分数在数据库范围内的比较中区分同源蛋白和无关蛋白的能力，以及最后比对的“质量”。
以前已经提出了几种结构进化的经验参数模型，但大多数结构比对器基于结构相似性的“特设”分数。然而，已经证明一些“特设”分数已经奏效。在结构比对的评估方面，参考无关评估的问题在于它仅仅是对评分函数之间相似性的测试，而不是对促进比对优化的实际旋转的观察。同样重要的是要注意，并非所有使用相同类型分数的程序都生成了相似的比对。这导致开发人员有必要特别注意优化协议的稳健性。当然，尽管结构比对过程存在一些缺陷，但各自模型的多功能性确实推动了对序列和结构进化相互作用的未来研究。
Curr Opin Struct Biol. 2009 年 6 月；19(3):341-8. Epub 2009 年 5 月 27 日。蛋白质结构比对的进展与陷阱。Hasegawa H, Holm L.