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文檔簡介

1、SWISS-MODEL蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測1993年,開創(chuàng)了自動建模的先河,并且它是訖今為止應(yīng)用SWISS-MODEL是一項(xiàng)預(yù)測蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的服務(wù),它利用同源建模的方法實(shí)現(xiàn)對一段未知序列的三級結(jié)構(gòu)的預(yù)測。該服務(wù)創(chuàng)建于最廣泛的免費(fèi)服務(wù)之一。同源建模法預(yù)測蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)一般由四步完成:1.從待測蛋白質(zhì)序列出發(fā),搜索蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(如PDB,SWISS-PROT等),得到許多相似序列(同源序列),選定其中一個(gè)(或幾個(gè))作為待測蛋白質(zhì)序列的模板;待測蛋白質(zhì)序列與選定的模板進(jìn)行再次保守位置盡量對齊;建模:調(diào)整待測蛋白序列中空間結(jié)構(gòu)待測蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)利用能量最小化原理,使待測蛋白質(zhì)比對,插入各種可能的空位使

2、兩者的主鏈各個(gè)原子的位置,產(chǎn)生與模板相同或相似的模型;側(cè)鏈基團(tuán)處于能量最小的位置。最后提供給用戶的是經(jīng)過如上四步(或重復(fù)其中某幾步)后得到的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)。SWISS-MODEL工作模式SWISS-MODEL服務(wù)器是以用戶輸入信息的最小化為目的設(shè)計(jì)的,即在最簡單的情況下,用戶僅提供一條目標(biāo)蛋白的氨基酸序列。由于比較建模程序可以具有不同的復(fù)雜性,用戶輸入一些額外信息對建模程序的運(yùn)行有時(shí)是有必要的,比如,選擇不同的模板或者調(diào)整目標(biāo)模板序列比對。該服務(wù)主要有以下三種方式:FirstApproachmode(簡捷模式):這種模式提供一個(gè)簡捷的用戶介面:用戶只需要輸入一條氨基酸序列,服務(wù)器就會自動選擇合

3、適的模板。或者,用戶也可以自己指定模板(最多條),這些模板可以來自模板數(shù)據(jù)庫(也可以是用戶選擇的含坐標(biāo)參數(shù)的模板文件)。如果一條模板與提交的目標(biāo)序列相似度大于25%,建模程序就會自動開始運(yùn)行。但是,模板的可靠性會隨著模板與目標(biāo)序列之間的相似度的降低簡捷模式(常規(guī))而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大于25個(gè)殘基的單鏈蛋白三維結(jié)構(gòu)預(yù)測。AlignmentInterfaced比對界面):這種模式要求用戶提供兩條已經(jīng)比對好的序列,并指定哪一條是目標(biāo)序列,哪一條是模板序列(模板序列應(yīng)該對應(yīng)于模板數(shù)據(jù)庫中一條已經(jīng)知道其空間結(jié)構(gòu)的蛋白序列)。服務(wù)器會依據(jù)用戶提供的

4、信息進(jìn)行建模預(yù)測。Projectmode(工程模式):手工操作建模過程:該模式需要用戶首先構(gòu)建一個(gè)DeepView工程文件,這個(gè)工程文件包括模板的結(jié)構(gòu)信息和目標(biāo)序列與模板序列間的比對信息。這種模式讓用戶可以控制許多參數(shù),例如:模板的選擇,比對中的缺口位置等。此外,這個(gè)模式也可以用于“firstapproachmode簡捷模式”輸出結(jié)果的進(jìn)一步加工完善。此外,SWISS-MODEL還具有其他兩種內(nèi)容上的模式:Oligomermodeling(寡聚蛋白建模):對于具有四級結(jié)構(gòu)的目標(biāo)蛋白,SWISS-MODEL提供多聚模板的模式,用于多單體的蛋白質(zhì)建模。這一模式彌補(bǔ)了簡捷模式中只能提交單個(gè)目標(biāo)序列,

5、不能同時(shí)預(yù)測兩條及以上目標(biāo)序列的蛋白三維結(jié)構(gòu)的不足。GPCRmode(G蛋白偶聯(lián)受體模式):是專門對7次跨膜G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)預(yù)測。SWISS-MODEL工作原理12345步搜索合適檢查序列與模板啟動ProModII的運(yùn)用Gromos96得到能量驟的模板的匹配程度ProModII算結(jié)果最低狀態(tài)運(yùn)算程序FirstApproachMode(regular)FirstApproachMode(withuser-definedtemplates)簡捷模式(使用用戶優(yōu)化模板)OptimiseMode優(yōu)化模式1步驟程序/方法數(shù)據(jù)庫結(jié)果11BLASTP2ExNRL-3D能找到靶序列與已知結(jié)構(gòu)序列的所有相似

6、點(diǎn)12SIM能夠?qū)⑿蛄邢嗨菩源笥?5%的序列或比20個(gè)殘基大的已構(gòu)建模型選擇出來。另步將會預(yù)測到那些能夠根據(jù)不相關(guān)的模板構(gòu)建的結(jié)構(gòu)域。13生成ProModll輸入文件14ProModllExPDB生成所有模型15Gromos96所有模型能量最小化示例FirstApproachRequest提交:SWISS-PROTACcodeP25445FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)獲得:兩條模板OnefortheDEATHdomain(intracellular)andonefortheliganddomain(extr

7、acellular)而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大TracelogAlignMasteroutputLengthoftargetsequence:335residuesSearchingsequencesofknown3DstrueturesFoundllDDF.pdbwithP(N)=3.4e-59FoundllCDF.pdbwithP(N)=1.6e-13FoundllEXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21EXT.pdbwithP(N)=1.5e-09Found21NCF.pdbwithP(N)=1.5e-09Found

8、21TNR.pdbwithP(N)=1.5e-09FoundllNCF.pdbwithP(N)=1.5e-09ExtractingtemplatesequencesRunningpair-wisealignmentswithtargetsequenceSequenceidentityoftemplateswithtarget:llDDF.pdb:100%identityllCDF.pdb:37.33%identityllEXT.pdb:26.4%identity21EXT.pdb:26.4%identity21NCF.pdb:26.4%identity21TNR.pdb:26.4%identi

9、tyllNCF.pdb:26.4%identityLookingfortemplategroupsGlobalalignmentoverview:TagetSequence:llDDF.pdbllCDF.pdbllEXT.pdb21EXT.pdb21NCF.pdb21TNR.pdbllNCF.pdbAlignMasterfound2regionstomodelseparately:1:Usingtemplate(s)llDDF.pdb2:Usingtemplate(s)llCDF.pdbllEXT.pdbllNCF.pdb21EXT.pdb21NCF.pdb21TNR.pdbCreatingB

10、atchfilesforProMod(ifany):ExitingAlignMasterProModIItracelogforBatch.1SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentSPDBV:AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsSPDBV:DumpingSequenceAlignmentSPDBV:D

11、umpingPreliminaryModelSPDBV:Done.ProModIItracelogforBatch.2SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21NCF:someaminoacidssidechainatomsaremissingreconstruetingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingTemplateSPDBV:21TNR:someaminoacidssidechainatomsaremissingre

12、construetingconcernedsidechains.SPDBV:LoadingRawSequenceSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:IterativeTemplateFittingSPDBV:GeneratingStructuralAlignmentSPDBV:AligningRawSequenceSPDBV:RefiningRawSequenceAlignmentSPDBV:WeightingBackbonesSPDBV:

13、AveragingSidechainsSPDBV:AddingMissingSidechainsTOC o 1-5 h zSPDBV:TryingLigatingfromresidue137to139SPDBV:TryingLigatingfromresidue137to140SPDBV:NumberofLigationsfound:(2)SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to155SPDBV:TryingLigatingfromresidue153to156SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPDBV:TryingLigatin

14、gfromresidue159to161SPDBV:TryingLigatingfromresidue158to161SPDBV:NumberofLigationsfound:(1)SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue88to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to90SPDBV:BuildingCSPloopfromresidue87to91SPDBV:DumpingSequenceAlignmentSPDBV:DumpingPreliminaryModelSPDBV:Done.Gromos96tracelogforBatch.

15、1NowrunningPROCS1onfilebatchprocs0.dat.Done.NowrunningPROCS2onfilebatch-procs1.dat.Done.NowrunningPROGMTonfilebatchprocs2.dat.Done.NowrunningPROGCHonfilebatchprocs2.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatchprogch.dat.Done.NowrunningPROMDonfilebatchpromd0.dat.Done.DetectionofSSBondswithinbatch.Gromos96trac

16、elogforBatch.2.Done.Done.Done.Done.Done.Done.NowrunningPROCS1onfilebatchprocs0.datNowrunningPROCS2onfilebatchprocs1.datNowrunningPROGMTonfilebatchprocs2.datNowrunningPROGCHonfilebatchprocs2.datNowrunningPROMDonfilebatchprogch.dat.NowrunningPROMDonfilebatchpromd0.dat.DetectionofSSBondswithinbatch.TOC

17、 o 1-5 h zSSBondsdetection:#1:91105SSBondsdetection:#2:6681SSBondsdetection:#3:6989SS-Bondsdetection:#4:2544SS-Bondsdetection:#5:4763SampleCo-ordinatefileRecordtypeAnnotationHEADERHeaderline.TITLEUser-suppliedtitleorSWISS-PROTentryDEline.EXPDTAAlwaysTHEORETICALMODEL.JRNLPleasesitethesereferencesinca

18、seofpublicationREMARK3Briefdescriptionofmodellingmethodandminimisationparameters.REMARK5Descriptionofthetemplatesusedtobuildthemodel.REMARK999DescriptionofmodelsequencewithrespecttocorrespondingSWISS-PROTentry.SEQALISequencealignmentgeneratedbyProModII.HEADERSWISS-MODEL(AutomatedProteinModellingServ

19、er)ACCODEP25445_C00002DATE19-FEB-1998TITLEFASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS)TITLE2(APO-1ANTIGEN)(CD95ANTIGEN)COMPNDMOL_ID:1;COMPND2MOLECULE:FASLRECEPTORPRECURSOR(APOPTOSIS-MEDIATINGSURFACEANTIGENFAS);COMPND3GENENAME:APT1ORFAS;SOURCEMOL_ID:1;SOURCE2ORGANISM_SCIENTIFIC:HOMOSAP

20、IENS;SOURCE3ORGANISM_COMMON:HUMAN;KEYWDSAPOPTOSIS;RECEPTOR;GLYCOPROTEIN;TRANSMEMBRANE;REPEAT;SIGNAL.EXPDTATHEORETICALMODELAUTHORProMod(SEEREFERENCEINJRNLRecords)JRNL1AUTHM.C.PEITSCHJRNL1TITLPROTEINMODELINGBYEMAILJRNL1REFBIO/TECHNOLOGYV.136581995JRNL1REFNISSN0733-222XJRNL2AUTHM.C.PEITSCHJRNL2TITLPROM

21、ODANDSWISS-MODEL:INTERNET-BASEDTOOLSFORJRNL2TITL2AUTOMATEDCOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL2REFBIOCHEM.SOC.TRANS.V.242741996JRNL3AUTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJRNL3TITLLARGE-SCALECOMPARATIVEPROTEINMODELLING.JRNL3REFPROTEOMERESEARCH:NEWFRONTIERSINFUNCTIONALJRNL3REF2GENOMICS.1771997JRNL4AUTHM.C.PEITSCH,N.GUEXJ

22、RNL4TITLSWISS-MODELANDTHESWISS-PDBVIEWER:ANJRNL4TITL2ENVIRONMENTFORCOMPARATIVEPROTEINMODELLINGJRNL4REFELECTROPHORESISV.1827141997REMARK1REMARK2REMARK2RESOLUTION.NOTAPPLICABLE.SEEREMARK4.REMARK3REMARK3REFINEMENT.NONE.REMARK3REMARK3MODELLINGMETHOD.REMARK3PROGRAM:PROMOD2.0REMARK3AUTHORS:N.GUEX,M.C.PEIT

23、SCHREMARK3REMARK3ENERGYMINIMSATION.REMARK3PROGRAMGROMOS96REMARK3AUTHORSVANGUNSTERENREMARK3PARAMETERIFP43B1REMARK3TOPOLOGYFILEMTB43B1REMARK3METHOD1STEEPESTDESCENTREMARK3CYCLES1:200REMARK3CONSTRAINTS1:25/C-FACTORSREMARK3METHOD2CONJUGATEGRADIENTREMARK3CYCLES2:300REMARK3CONSTRAINTS2:2500/C-FACTORSREMARK

24、3REMARK4REMARK4THECOORDINATESINTHISENTRYREPRESENTAMODELSTRUCTURE.11而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大REMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARKREMARK44455555555555555555

25、5555555999999PROTEINDATABANKCONVENTIONSREQUIRETHAT*CRYST1*AND*SCALE*RECORDSBEINCLUDED,BUTTHEVALUESONTHESERECORDSAREMEANINGLESS.THISMODELISBASEDUPONTHECOORDINATESOF:PDBPDBENTRY1CDF.pdbRECEPTOR26-MAR-96THREE-DIMENSIONALTHEORETICALMODELOFTHELIGANDBINDINGDOMAINOFTHEHUMANBCELLRECPTORCD40ENTRY1EXT.pdbCHAI

26、NASIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORRECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.PDBENTRY1EXT.pdbCHAINBSIGNALLINGPROTEIN03-JUL-96EXTRACELLULARDOMAINOFTHE55KDATUMORNECROSISFACTORRECEPTOR.CRYSTALLIZEDATPH3.7INP212121.PDBPDBENTRY1NCF.pdbCHAINBSIGNALLINGPROTEINENTRY1TNR.

27、pdbCHAINRCOMPLEX(LYMPHOKINE/RECEPTOR)SEQUENCEREMARK999P25445_C00002SWSREMARK999P25445_C00002SWSDBREFP25445_C00002SEQALISEQALIP25445VTTVETQNLESEQALI11CDFTACREKQYLISEQALI11EXTSVCPQGKYIHSEQALI21EXTSVCPQGKYIHSEQALI21NCFVCPQGKYIHP25445P25445161SWS12-OCT-9409-MAY-941-38NOT200-335NOTP25445FASA_HUMANINATOMS

28、LISTINATOMSLIST391991MLGIWTLLPLVLTSVARLSSKSVNAQVTDINSKGLELRKTMD而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大SEQALIP25445sssssSEQALI11CDFsssssSEQALI11EXTsssssSEQALI21EXTsssssSEQALI21NCFsssssSEQALI21TNRsssSEQALISEQALISEQALIP25445YTDKAHFSSKSEQALI11CDFFLDTWNRETHSEQALI11EXTFTASENHLRHSEQALI21EXTFTASENHLRHSEQALI

29、21NCFFTASENHLRHSEQALI21TNRFTASENHLRHSEQALI21TNR1CPQGKYIHSEQALI51GLHHDGQFCHKPCPPGERKARDCTVNGDEPDCVPCQEGKE11-NS-Q-CCSLCQPGQKLVSDCTEF-TETECLPCGES-E11PQNNS-I-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S13PQ-NNSI-CCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S10-PQNNSICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDTDCRECESG-S9P-QNN-SICCTKCHKGTYLYNDCPGPGQDT

30、DCRECESG-SSEQALI*.*.SEQALIP25445sssssssssssssssSEQALI11CDFsssssssssssssssSEQALI11EXTssssssssssssssssssSEQALI21EXTssssssssssssssssssSEQALI21NCFssssssssssssssssss而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大ssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIP25445101VCEHCDPCTKSEQALI21TNRCRRCRLCDEGHGLEVEINCTRTQNTKCRCKPNFFCNS

31、T-而降低,如果相似度不到50%往往就需要用手工來調(diào)整序列比對。這種模式只能進(jìn)行大SEQALI11CDF54CHQHKYCDPNLGLRVQQKGTSETDTICTCEEGWHCTSE-ACESCVLHRSSEQALI11EXT58CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21EXT60CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21NCF57CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI21

32、TNR56CLSCSKCRKEMGQVEISSCTVDRDTVCGCRKNQYRHYWSENLFQCFNCSLSEQALI*.*SEQALIP25445ssssssssssssssssSEQALI11CDFssssssssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21EXTsssssssssssssssssssssssSEQALI21NCFsssssssssssssssssssssssSEQALI21TNRsssssssssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIP25445149CEHGI-IKECTLT-SNTKCKEE

33、GSRSNLGWLCLLLLPIPLIVWVKRKEVQSEQALI11CDF102CSPGFGVKQIATGVSDTICESEQALI11EXT108CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLPQSEQALI21EXT110CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSNCKKSLECTKLCLP-SEQALI21NCF107CLN-GTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSCSN-SEQALI21TNR106CLNGTVHLSCQEKQNTVCTCHAGFFLRENECVSC-SEQALI*SE

34、QALIP25445sssssssssssssssSEQALI11CDFssssssSEQALI11EXTsssssssssssssssssssshhhhhhSEQALI21EXTsssssssssssssssssssshhhhhSEQALI21NCFssssssssssssssssssssSEQALI21TNRssssssssssssssssssssSEQALISEQALISEQALIAGVMTLSQVKSEQALIP25445T11CDF197KTCRKHRKENQGSHESPTLNPETVAINLSDVDLSKYITTISEQALI11EXT158IENSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALISEQALIP25445247GFVRKNGVNEAKIDEIKNDNVQDTAEQKVQLLRNWHQLHGKKEAYDTLIKSEQALI11CDFSEQALI11EXTSEQALI21EXTSEQALI21NCFSEQALI21TNRSEQALISEQALIP25445SEQALI11CDFSEQALI1

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