1、第二章蛋白質的結構生物信息學基礎學習蛋白質結構生物信息學的建議上機實習尤其重要!可以方便地使用計算機(班級干部能否請丁小瓊老師安排上機實習時間?)要在linux操作系統下運行軟件(Docking and MDs)(武漢大學計算中心是否有條件?)單個蛋白質空間結構蛋白質-蛋白質復合物結構蛋白質的動態構象第二章蛋白質的結構生物信息學基礎一、蛋白質的初級結構二、蛋白質的二級結構三、蛋白質的三級結構蛋白質的初級結構-氨基酸結構共性碳原子20種氨基酸氨基酸的構象與性質Hydrophobic-aliphatic amino acids 原子標記Hydrophobic-aromatic amino acid

2、sNeutral-polar amino acidsAcidic amino acidsBasic amino acidsConformationallyimportant amino acids構建了80余個突變體,蛋白質殘基數太多,不宜做CD,為什么?2. Chargesalt bridge (or 'ion pair')3. Polarity主鏈、側鏈、溶劑分子兩兩之間形成氫鍵Ser, Thr, Asn, GlnTyr, Trp,Asp, Glu, Lys, Arg, His4. Hydrophobicity在蛋白質折疊和結構穩定中起重要作用！Gly, Ala, Val,

3、 Leu, ILe, Met, Cys, Pro,Tyr, Trp,Implications of PrimaryStructurePrimary Structure Determines All Higher Levels of StructureHomologyThe Three-dimensional Structure of Proteins is More Highly Conserved than the Primary Structure第二章蛋白質的結構生物信息學基礎一、蛋白質的初級結構二、蛋白質的二級結構三、蛋白質的三級結構Types of SecondaryStructur

4、eAlphahelicesBeta sheets TurnOther蛋白質的高級結構結構生物學的意義結構生物學在“后基因組時代”生物學中的地位：在蛋白質一級結構序列信息基本已知后，三維原子結構已成為下一步也是最后一步為全面深入理解生命奧秘所必需的結構信息。因此，結構基因組學應運而生。蛋白結構以及大分子相互作用是揭示生物功能及研究人類疾病分子機理的基本前提。大分子結構也是合理藥物設計和蛋白質工程等應用研究的重要基礎。第二章蛋白質的結構生物信息學基礎一、蛋白質的初級結構二、蛋白質的二級結構三、蛋白質的三級結構蛋白質結構決定功能離子通道的結構選擇性過濾離子離子通道是的開/關不同離子通道選擇過濾不同的

5、離子離子通道與疾病cardiac arrhythmias (心律失常)Diabetes（糖尿?。﹉ypertension （高血壓）angina pectoris（心絞痛）Epilepsy（癲癇）Alzheimers Disease（老年性癡呆）Parkinsons （帕金森氏?。㏒chizophrenia（精神分裂癥）部分與疾病相關的膜通道亞型Nature, 2006；Nature, 2007鉀通道時空表達差異與自身免疫性疾病系統性紅斑狼瘡多發性硬化癥類風濕性關節炎蛋白質結構是動態變化的_人也是機器人！鉀通道結構與開放與關閉PNAS, 2006HIV-1與宿主細胞的膜融合非共價相互作用穩定蛋

6、白質的結構氫鍵的作用疏水作用Potassium channel: mKv1.2 structureScience, 2007蛋白質折疊類型是有限的有限的的結構單元蛋白質結構的測定X射線晶體學(X-ray Crystallography)晶體結構(不含H)核磁共振(NMR)溶液結構(含H)NMR1D 1H spectrum of a small proteinNMRspin coupling: protein 2D 1H spectrumNMRnot one, but many structures!NMRadvantage: protein in its natural environment

7、 advantage: information about dynamics/foldingdisadvantage: size limitation (about 30 kD)disadvantage: structure not completely defined disadvantage: complicated experiments requireexotic nucleiX-ray Crystallographypurify protein to 99% puritygrow small crystals from the pure proteinmeasure X-ray di

8、ffraction data from the crystal solve the "phase problem"build model in the electron density mapGrowing a CrystalX-ray CrystallographyDiffractionX-ray Crystallographyan electron density map with a protein modelX-ray Crystallographyadvantage: high resolution image of all atomsin your proteinadvantage: no size limitations (virus particles!) advantage: easy to study complexes disadvantage: you NEED a crystaldisadvantage: pro