实用生物信息技术 [英文]

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蛋白质三维空间结构分析

1. PyMol软件下载安装和测试
1) 下载并安装PyMol2.3(https:/abc.gao-lab.org/pm.exe
2) 从蛋白质结构数据库Protein Data Bank(PDB)下载海白菜Crambin种子储存蛋白1CRN三维空间结构,保存到本地MyPDB文件夹,文件名为1CRN.PDB。
3) 在窗口(Wind)菜单中打开控制面板(Control Panel)和图层信息(Layers Info)。
4) 打开PyMol软件,在下拉菜单文件File中导入1CRN.PDB
5) 熟悉控制面板主要功能。A: Action; S: Show; H: Hide; L: Label; C: Color. 注意Show和Show as的区别。
6) 熟悉以下显示模式的含义和用途:Lines, Sticks, Ribbon; Carton, Dots; Spheres, Surface。
2. 胰岛素结构分析
1) 阅读分子月报Molecule of the month、蛋白质分子精选Protei spotlght等有关胰岛素的科普文章, 浏览百度学术、知乎网站中有关胰岛素研究的背景和意义。 2)从蛋白质结构数据库PDB下载猪胰岛素X-衍射晶体结构(4INS),查看其注释信息。
3) 胰岛素由几个亚基组成,每个亚基有几条多肽链,每条多肽链由哪些二级结构单元组成。
4) 每条多肽链有几对链内二硫键,多肽链之间由几对二硫键连接。
5) 哪个氨基酸与锌原子结合,如何结合。
3. 肌红蛋白结构分析
1) 从蛋白质结构数据库PDB下载抹香鲸(Sperm Whale)肌红蛋白X-衍射晶体结构(1MBO),查看其注释信息。
2) 肌红蛋白由几股alpha螺旋组成。
3) 与血色素卟啉环中央铁原子配位健结合的是哪个组氨酸,该组氨酸位于第几股alpha螺旋。
4) 与血色素携带的氧分子通过氢键连接的是哪个组氨酸,该组氨酸位于第几股alpha螺旋。
4. 免疫球蛋白结构分析
1) 从蛋白质结构数据库PDB下载小鼠免疫球蛋白X-衍射晶体结构(1IGT),查看其注释信息。
2) 免疫球蛋白由几个亚基组成,每个亚基各有几个结构域。
3) 找出可变结构域和恒定结构域。可变结构域由几个beta折叠组成,恒定结构域由几个beta折叠组成。
4) 两条重链之间由几对二硫键连接,重链和轻链之间由几对二硫键连接。
5) 每个结构域内部的二硫键和色氨酸如何形成疏水内核。
6) 说明多糖分子对维持结构稳定性的作用。
5. 绿色荧光蛋白结构分析
1) 从蛋白质结构数据库PDB下载水母(Jellyfish)绿色荧光蛋白(1GFL)X-衍射晶体结构,查看其注释信息。
2) 在控制面板中选择A链,保存为单个亚基1GFLa.pdb。
3) 打开1GFLa.pdb,用不同颜色显示二级结构beta折叠。
4) 找出分子内部发光基团Ser65-Tyr66-Gly67,浏览分子月报并查阅相关文献,说明绿色荧光蛋白发光机理。
6. 核小体结构分析
1. 从蛋白质结构数据库PDB下载非洲爪蟾核小体(1AOI)X-衍射晶体结构,查看其注释信息。
1) 用不同颜色显示组蛋白8个亚基。
2) 观察DNA分子碱基配对特点。
3) 找出组蛋白分子与DNA相互作用的碱性氨基酸。
4) 查阅相关文献,找出起调控作用的赖氨酸。
7. 斑头雁和灰雁血红蛋白比较实例
1) 从UniProt数据库中提取斑头雁和灰雁血红蛋白alpha亚基序列,进行序列比对,找出差异位点。
2) 选择并保存灰雁氧合血红蛋白1FAW中四个亚基中的A链B链两个亚基。
3) 用结构叠合方法分析比较灰雁氧合血红蛋白A链B链两个亚基与斑头雁血红蛋白1A4F两个亚基的结构,计算基于alpha碳叠合后的均方根误差(RMSD)。
4) 找出斑头雁血红蛋白A链第119位丙氨酸侧链beta碳原子CB和B链55位亮氨酸侧链末端两个碳原子CD1和CD2,分别测量A119CB和B55CD1、B55CD2之间的距离。
5) 找出灰雁血红蛋白A链第119位脯氨酸侧链gamma碳原子CG和B链55位亮氨酸侧链末端两个碳原子CD1和CD2,分别测量A119CG和B55CD1、B55CD2之间的距离。
6) 根据上述分析结果,参阅相关文献,说明斑头雁和灰雁血红蛋白A119侧链大小和柔性不同,如何影响其构象变化,从而进一步引起氧气结合能力的变化。
7) 利用模拟突变的方法,将灰雁血红蛋白A链第119位脯氨酸突变成丙氨酸,测量突变后的A119CB和B55CD1、B55CD2之间的距离。