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Nature子刊:蛋白结构和功功能结构图能预测新技

  在线版一篇文章介绍,伊利诺斯州立大学John A. Gerlt博士率领的研究小组研制出一种新途径,能够确定氨基酸序列已知的蛋白的结构和功能。

  这是首次利用计算机程序,根据蛋白的氨基酸序列精确预测蛋白功能。Gerlt等的“in silico”预测结果被实验室酶和X 射线结晶学手段所。

  研究过程大致为搜寻序列已知的蛋白的数据库,寻找氨基酸序列与未知蛋白的氨基酸序列具有很大同源性的蛋白,然后根据搜索到的与未知蛋白最为贴近的蛋白的三维结构,未知蛋白的功能。这种方法提高了鉴别功能未知蛋白的生物学作用的工作效率。

  研究小组利用这种同源模型中得到的结构数据,进行计算机化的对接实验(docking experiments,生物通编者译),快速评估是否未知蛋白偏向于结合任何潜在靶标或底物。确定与目的蛋白相结合的底物对于了解蛋白功能非常重要。Gerlt说,不需要对3万个成分进行(实验室)研究,确定它们是否为底物,利用这种方法你只需要对10种成分进行实验。功能结构图

  研究人员以烯醇酶超家族为研究模型,此超家族有3000多个,其中绝大部份的功能不是研究的非常清楚。烯醇酶催化葡萄糖及相关成分降解为代谢所需的其它,它们采用相似的催化机制,但作用底物不同,因此很难检测它们的功能。(新研究发现某个烯醇酶蛋白家族的分类是错误的)。Gerlt与其同事推测他们创立的计算法能够更有效地研究这些蛋白和其它未知蛋白的功能。

  图:烯醇酶BC0371及其底物N-succinyl-L-arginine的同源模拟复合体(青色)与通过X射线结晶学推测的结构()非常匹配。

  注:In silico是生物信息学的新名词,是相对应于in vivo(体内)与in bitro(体外)而产生的新名词,强调使用计算机来解决生物学问题。In silico生物学是生物学与信息学的交叉学科,是产同的实验室研究在in vitro 和in vivo的合理的继承者。

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  田长麟——中国科学技术大学——应用液体核磁共振方法研究人类(或高等真核生物)的膜蛋白(主要是G蛋白偶连受体和离子通道蛋白)结构与功能的研究。 发展优化应用于膜蛋白结构研究的液体核磁共振脉冲序列,和相关的数据方法。 应用药理学,生理学手段研究人类疾病相关的膜蛋白功能,结合结构生物学方法研究疾病相关的膜蛋白在人类疾病中的重要作用,功能结构图并试图应用这些知识筛选,设计新的药物。

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