蛋白质组学及其技术发展.doc

《蛋白质组学及其技术发展.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质组学及其技术发展.doc（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、生 物 技 术 通 讯 Vol 21No 1 Jan , 2010 139 LETTERS IN BIOTECHNOLOGY doi: 10 3969 j issn 1009 0002 2010 01 034 蛋白质组学及其技术发展 综 述 王 英超 ，党 源 1，李 晓艳 2， 王兴 龙 2 1 吉林大学 畜牧兽医学院 ， 吉林 长春 130062； 2 军事医学科学院 军事兽医研究所 ， 吉林 长春 130062 摘要 蛋白质组学产生于 20 世纪 90 年代，发展至今已日趋 成熟。 蛋白质组学是以生物体的全部或部分蛋白为研 究对象，研究它们在生命活动过程中的作用、功能。 蛋白质组学较之前

2、的基因组学对于生命现象的解释更直接、更准 确，近年得到了快速发展，并受到世界各国学者的高度关注。 我们简要综述了蛋白质组学及其技术，并简单概述了这 项技术在生命科学领域的应用。 关键词 蛋白质组学；双向电泳；质谱；生物信息学 中图分类号 Q81 文献标识码 A 文章编号 1009 0002(2010)01 0139 06 Proteomics and the development of Proteomics Techniques WANG YingChao , DANG Yuan , LI Xiao Yan , WANG XingLong 2 1 College of Animal Scie

3、nce and Veterinary Medicine, Jilin University, Changchun 130062; 2 Institute of Animal Science, Academy of Military Medical Sciences, Changchun 130062; China Abstract Proteomics was born in the 1990s, and became more and more mature All or parts of proteins from organism were studied by proteomics T

4、he fundamental role of proteins in supporting life was recognized Proteomics was more directly and exactly to interpret the activity of life than genomics So proteomics grew much faster and received so much attention from worldwide scientists in the near years In this review, the definition of prote

5、omics was first explained, the theories and the applications of many proteomics techniques were also introduced Key words proteomics; two dimensional electrophoresis; mass spectrum; bioinformatics 21 世 纪 的生 命 科 学 研 究 是 一个 以 “ 组 学 ”为 基 定 义 为 “ 一 个基 因 组所 表 达的 蛋 白 质 ” 。 然 而 这 个 本 研 究 单 位 的 高 通 量 研 究 时

6、代 ， 主 要 包 括 基 因 组 定 义并 没有 考虑 到蛋 白质 组是 动态 的， 而 且 产生 蛋 学 、转录 组学 、蛋 白质组 学、 糖组 学、酶 组学 等。 因为 白 的细 胞、 组织 或生 物体 容易 受它 们所 处环境 的影 蛋 白质 是 生 物体 行 使其 功 能的 基 本 单位 ， 而蛋 白 质 响 。 目 前认 为蛋 白质 组是 一个 已知 的细 胞在某 一特 3 组学是 在 蛋 白质 的 整体 水 平上 对 生 物体 进 行 研究 ， 定 时 刻的 包 括所 有 亚 型和 修 饰 的全 部 蛋 白质 。 蛋 因 此 蛋 白 质 组 学 的 研 究 可 能 更 好 地 帮

7、 助 人 们 了 解 生 命 的 本 质 ， 各 器 官 的 分子 结 构 、 功 能 及 其 行 使 该 功 能的 机 制 等。 也 因此 ，该 理 论 及其 技 术 受到 各 国 学 者 的 高 度重 视 并 得 到 了 蓬 勃的 发 展 。 2001 年 的 Science 杂 志 已 把 蛋 白质 组 学 列 为 六 大研 究 热 点 之 一 ， 蛋白 质 组学 研 究已 成 为 21 世纪 生 命 科学 的 重 要 战略 前沿 。 1 蛋白质组学的定义 1994 年 澳 大 利 亚 Macquaie 大 学 的 Wilkins 和 Williams 等在 意 大利 的一 次科 学 会

8、议 上首 次 提出 了 蛋 白 质 组 （ proteome） 这 个 概 念 ， 该 英 文 词 汇 由 蛋 白 质 的 “prote” 和 基 因 组 的 “ome” 拼 接 而 成 ， 并 且 最 初 白 质组 学就 是从 整体 角度 分析 细胞 内动态 变化 的蛋 白 质组 成、 表达 水平 与修饰 状态 ，了 解蛋 白质 之间的 相 互作 用与 联系 ， 提 示蛋 白质 的功 能与 细胞 的活动 规 律。 2 从基因组到蛋白质组 人 类基 因组 学计 划使 我们 对人 类的 基因组 有了 更 深入 的了 解。 但 是 单从 基因 序列 预测 基因的 功能 还 是比 较困 难的 ， 因

9、 而产 生了 多种 基于 基因 组序列 下 游 分析 的 学科 ， 主要 包 括转 录 组 学、 蛋 白质 组 学 、 收稿日期 2009 09 11 基金项目 国家重点基础研究发展计划（ 2006CB504400） 作者简介 王英超（ 1983 ），男，博士研究生 通信作者 王兴龙，（ E mail） wangxl 2006 163 com ， 1,2 1,2 1 2 1 140 生 物 技 术 通 讯 Vol 21 No 1 Jan , 2010 代谢 组 学等 ， 统称 为 功能 基 因 组学 。 转 录组 学 主 要 LETTERS IN BIOTECHNOLOGY 电 泳 技 术，

10、其 他还 有 SDS PAGE、 毛细 吸 管 电 泳 等。 是 对 基 因 在 不 同 情况 下 的 转 录 及 转 录 后 加 工 进 行 研 究 ；蛋 白 质 组 学 主 要 是 对 蛋 白 质 的 加 工 、 修 饰 以 及蛋 白 质之 间 的 相互 作 用进 行 研 究； 代 谢组 学 则 是 关 于 定 量 描 述 生 物内 源 性 代 谢 物 质 的 整 体 及 其 对 内因 和外 因变 化应 答规 律的科 学 。 除了 代谢 组学 是 在 生 物 体 层 面 进 行研 究 外 ， 基 因 组 学 、 转 录 组 学 和 蛋白 质组 学均 在分 子 水 平上进 行研 究。 蛋白

11、质组 学 是 分 子 研 究 终 点 ， 也是 对 生 物 体 性 状 的 最 直 接 反 映， 同时也 是目 前研 究最 多、 成果 较丰富 的学 科。 3 蛋白质组学的分类 根 据研 究 目的 的 不 同， 可 将蛋 白 质 组学 分 为 蛋 白 表 达 蛋 白 质 组 学 、功 能 蛋 白 质 组 学 、 转 录 后 加 工 蛋白 质组 学、结 构蛋 白质 组学 。 表 达 蛋 白 质 组 学 研 究 差 异 样 品 间 蛋 白 表 达 量 的变 化 ，因 此 可以 用 表达 蛋 白 质组 学 对 整体 或 局 部 的蛋 白 表达 情 况 进行 比 较、 分 析。 利 用 这种 方 法

12、找 到的 信 息可 以 鉴 定信 号 转导 中 的 特殊 蛋 白 ，还 可 以 鉴定 与疾 病有 关的 蛋白 等。 结 构 蛋 白 质 组 学 的 目 的 是 描 绘 出 蛋 白 质 复 合 体的 结 构图 ， 亦或 描 绘出 存 在 于特 殊 细 胞器 上 的 蛋 白图 谱 （又 被 称为 细 胞图 谱 ） 。 结 构 蛋 白质 组 学 试 图 鉴 定 出 一 个 蛋 白复 合 物 或 一 个 细 胞 器 的 所 有 蛋 白， 测 定它 们 的位 置 、特 性， 研 究蛋 白 质 间的 相 互 作 用。 例如 对核 孔复 合体 的研 究 。 特 异性 地分 离亚 细 胞器 或 蛋白 复 合

13、体， 可以 很 大 程度 地 简 化蛋 白 质 组 学分 析 7。 结 构蛋 白 质组 学 所 得到 的 信 息可 以 帮 助 我们 很 好地 理 解 细胞 的 整体 结 构 ，并 且 有助 于 解 释 某一 特定 蛋白 的表 达对 细胞产 生的 特定 作用 。 功 能蛋 白 质组 学 是 一个 宽 泛 的术 语 ，包 含 许 多 详细 的 、直 接 的蛋 白 质组 学 方 法。 有 时 为了 进 一 步 的分 析 ，还 需 要使 用 亲和 层 析 技术 对 特 异性 亚 蛋 白 组进 行纯 化。 功能 蛋白质 组学 的方 法可 以更 好地 分 析 、 阐明 被 选 择 的 蛋 白 组 分 的

14、 特 征 与 功 能 ， 还 可 以 提供 关 于蛋 白 质 信号 、疾 病 机 制或 蛋 白 类药 物 相 互 作用 的重 要信 息。 4 蛋白质组学技术 蛋 白质 组 学的 发 展 有 赖 于 一 整套 技 术 ，这 些 技 术按 照其 流程 主要 包括 如下几 类 。 4 1 蛋 白质 分离 技术 这 类技 术 主要 是 电 泳， 其 中应 用 最 多的 是 双 向 除 了 电泳 外 还有 液 相色 谱 ，通 常 使 用高 效 液 相色 谱 （ HPLC）和 二维液 相色 谱（ 2D LC）。 另 外还 有用 于蛋 白 纯化 、除杂 的层 析技 术、 超离技 术等 。 4 1 1 双 向

15、 凝 胶 电 泳 （ two dimensional gel elec- trophoresis， 2DE） 这 是 最 经 典、 最 成熟 的 蛋 白质 组 分 离 技 术 ， 产 生 于 20 世 纪 70 年 代 中 叶 ， 但 主 要 的 技 术进 步 （如 实验 的 重复 性 、可 操 作 性， 蛋 白质 的 溶 解 性、 特异 性 等） 是在 近 10 年 取 得的 。 双 向电 泳 是 通过 蛋白 质的 等 电点 （ pI）和 相对 分子 质量 的 不同 而 将蛋 白高 通量 地分离 。 首 先将 制备 好的 样品 进行 等 电聚 焦 电 泳 ， 在 这个 过 程中 需 要使 用

16、 固定 pH 梯 度 的干 胶条 。 这 种胶 条目前 多为 商业 产品 ，是 将 pH 梯 度凝 胶 固定 在塑 料支 持 模上 ， 有不 同 pH 值 范围 的 胶条 。 最常 用的 2 种 胶条 是 pH3 10 和 pH4 7 的 胶 条 。 当 电 场作 用 于胶 条 上时 ， 存 在于 胶 条 内的 带 点 的 蛋白 质 便根 据 其所 带 电荷 的 正 负 而反 向 移 动， 在 移 动中 蛋 白的 带 电量 逐 渐减 小 ， 直到 移 动 到该 蛋 白 不带 电时 为止 。 这时 的蛋 白质 便迁 移到 了它 的等 电 点 处； 然后 将 第一 向 电泳 后 的 胶 条经 2

17、次 平衡 后 转 移到 第二 向电 泳 SDS PAGE， 将 蛋白 按照 相 对分 子 质 量的 不 同而 分 开 。 双 向 电 泳之 后 的 工作 便 是 染 色， 主 要分 为 考马 斯 亮蓝 染 色 法 和银 染 法 、锌 染 法、 Ruby 荧 光染 色法 ，它们 各有 优缺 点。 考马 斯亮 蓝 染 色法 的 优点 是 线性 范 围广 ， 缺 点 是灵 敏 度 低、 需 要 大量 的 样品 ； 银染 法 灵敏 度 高 但 线性 范 围 窄， 容 易 造 成 “ 火山 口 ” 效 应 ； 锌 染 法 与 银 染 法类 似 ； 荧 光 染 色法 相 对于 前 几种 来 说具 有 灵

18、敏 度适 中 、线 性 范 围 广 等 优 点 ， 但 其 造 价 昂 贵 ，需 使 用 特 殊 仪 器 且 操 作复 杂。 考虑到 实验 成本 与后 续质 谱实 验的 特殊 性 ，通 常 使用 考 马斯 亮 蓝染 色 法 或 经过 修 改 的银 染 法 （可以 与质 谱兼 容） 。 4 1 2 双 向荧 光 差 异电 泳 （ two dimensional differ- ence gel electrophoresis， 2D DIGE） 2D DIGE 分 析 系 统是 在 传统 双 向电 泳 技术 的 基 础 上， 结 合了 多 重 荧 光分 析 的方 法 ，在 同一 块 胶 上 共同

19、 分 离 多个 分 别 由 不同 荧 光标 记 的样 品 ，并 第 一 次引 入 了 内标 的 概 念 ， 极 大 地 提 高 了 结 果 的准 确 性 、 可 靠 性 和 重 复 性 。 在 DIGE 技 术中 ， 每 个 蛋白 点都 有它 自 己的 内 标 ，且 软 件自 动 根据 每 个蛋 白 点 的 内标 对 其 表达 量 进 行 校准 ，这 样 可以 很 好地 去 除 样 品的 假 阳 性差 异 点 。 DIGE 技 术可 检测 到表 达差 异小 于 10 的蛋 白， 统 计学 可信 度达 到 95 以上 。利 用 Ettan DIGE 技术 还 可 以 对微 量 （少 到 5 g）

20、样 品 进 行 蛋 白 质组 学 分 析 。 2D DIGE 的 具体 操 作 过程 与 常 规 2DE 的步 骤 4 5 6 王英超等：蛋白质组学及其技术发展 相 似 ， 所 不 同 的 就 是 在 样品 制 备 时 ， 在 每 份 样 品 中 预 先分 别 加 入不 同 的荧 光 染料 ， 并且 需 要 制作 一 个 供 其他 样 品 比较 的 内参 ，另 外 在 电泳 后 的 凝胶 显 色 时 需要 在特 殊的荧 光检 测仪 中进 行。 4 1 3 液 相 色 谱 高 效 液 相 色 谱 因 具 有 分 离 效 率 高 、 分 析 速 度 快 、检 测 灵 敏 度 高 和 应 用 范 围

21、 广 等 特 点 ，广 泛 应用 于 生产 实 践中 。 高 效液 相 色 谱是 利 用 高 压 输 液 泵 驱 使 带 有 样 品 的 流 动 相 通 过 装 填 固 定 相 的色 谱 柱 ，利 用固 液 相之 间 的 分配 机 理 对混 合 物 样 品溶 液进 行分离 的方 法。 例如 对奶 粉中 三聚氰 胺 的 检测 。 二 维或 多维液 相色 谱， 是将 分离 机理 不同 而 又 相 互 独 立 的 两 支 色 谱 柱 串 联 起 来 构 成 的 分 离 系 统 。 样 品 经过 第 一维 的 色谱 柱 进 入接 口 中 ，通 过 浓 缩 、捕 集或 切 割后 被 切换 进 入 第二

22、维 色 谱柱 及 检 测 器。 二 维液 相色 谱通 常采 用两 种不 同的分 离机 理 分 析 样 品 ， 即 利 用 样 品 的 不 同 特 性 把 复 杂 混 合 物 （ 如 肽 ）分 成 单 一 组 分 ， 这 些 特 性包 括 分 子 尺 寸 、 等 电 点 、亲 水性 、电 荷 、特 殊 分子 间 作用 （亲 和 ）等 。 在 一 维分 离 系 统中 不 能完 全 分离 的 组 分， 可 能在 二 维 系 统 中 得 到 更 好 的 分 离 ， 分离 能 力 、 分 辨 率 得 到 极 大 的提 高 。 完全 正 交的 二 维液 相 色 谱， 峰 容量 是 两 种 一维 分离 模式

23、单 独运 行时 峰容 量的 乘积 。 表 1 蛋白质组分离方法的优 、 缺点 类别 优点 缺点 2DE 成本低，重复性较好 有限的 动态范围， 只能 分析可 溶性蛋白， 操作 繁 琐 ， 工 作量 大， 需 要 的蛋白样品量较大 2D DIGE 较 正 常 2DE 工 作量 小， 灵 仪器、 药品的成本高 ， 敏度高， 差异分析更准确， 操作较为复杂 结果更可信 HPLC， 2D LC 可 分离样 品分子 尺寸 大小 成本高 差异较大的蛋白质、低丰度 蛋白质及疏水性蛋白质，易 与质谱连接， 高灵敏度，分 析速度快，自动化程度高 4 2 目的 蛋白 点的 筛选 对 目 的蛋 白 的筛 选 通 常

24、与 双 向 电泳 连 用 ，主 要 用 来分 析 凝 胶中 分 离出 的 蛋白 质 样 品， 采 用的 主 要 技 术 手 段 通 常 是 Western 印 迹 和 差 异 蛋 白 比 较 分 析 。 Western 印 迹 主 要 是将 双 向 电泳 后 的 凝胶 不 经 过 染色 而直 接 转印 到 固相 支 持物 （ 如 NC 膜 、PVDF 膜 等 ）上 ，再 在膜 上 进行 免 疫学 反 应 ，从 而 筛选 出 与 免 疫功 能 相 关的 蛋 白； 差异 蛋 白 比较 分 析 则是 先 对 凝 胶 进行 染 色 ，然 后 应 用软 件 （ 如 Image Master、PD Que

25、st 等） 对 存在 差 异的 2 组凝 胶 进 行比 较 ，从 而 找 出 差异 的 蛋 白。 在 比较 时 ，通 常 要求 每 个 被分 析 的 141 样 品重 复 3 次， 然后 先做组 内比 较， 再做 组间 比较 。 4 3 蛋 白质鉴 定技 术 4 3 1 一级 质谱 以 前对 蛋白 质的 鉴定 主要 通过测 序 来完 成。 由于 质谱 技术 的高 速发 展， 目前 可以 快 速 、 高效 地 对目 的 蛋白 进 行鉴 定 ，且 样 品 用量 少 （ 通 常 达到 微克 级） 。 除 此之外 ，质 谱技 术还 可以 对蛋白 质 翻译 后修 饰进 行分 析。 根据离 子源 的不 同

26、， 质谱 主 要 包 括基 质 辅 助激 光 解 析 飞行 时 间 质谱 （ MALDI TOF MS）、 电 喷 射离 子井 飞 行时 间 质谱 （ ESI TOF MS）。 常 用的 质谱 分析仪 除了 飞行 时间 （ TOF）外， 还 有 四 级杆 （ Q）、 离子 井 ，而 在串 联 质谱 中 通常 使 用 的 是 Q TOF 或 TOF TOF 等。 2 种 离 子 源 都可 以使 肽 段、 蛋白 、药 物 的代 谢 产 物 、寡 核苷 酸等 其他碳 水化 合物 离子 化， 进而 被质 谱 仪 分析 。 通 常的 质谱 仪一 般由 样品 槽、离 子源 、分 析 仪 和检 测器 组成

27、14。 由 于单 一地 依靠 蛋白 质相 对分 子质 量并不 能对 目 的蛋 白进 行理 想的 鉴定 ，因此 须事 先用 蛋白 酶（ 如 胰 蛋白 酶） 将检 测样 品酶 解成 不同 长度 的肽段 。 在 MALDI TOF 质 谱 中 还 需 要 向 样 品 中 加 入 基 质 ， 以 促 使 样 品 离 子 化 （ 离 子 化 的 确 切 基 质 目 前 还 不 清 楚 ），然 后在 离子 源的 作用 （激光 激发 ）下 使样 品变 为 气 相离 子。 这些 被激 发的气 相离 子进 入质 量分 析仪 ， 根 据其 荷质 比而 把肽 段进 行区 分。 质谱 的整 个过 程 都 是在 真空

28、条件 下进 行的 。 ESI 则不 需要 基质 辅助 ， 而 是 使 用 具 有 一 定 能 量 的 电 子 直 接 作 用 于 样 品 分 子 ，使 其电 离。 4 3 2 二级 质谱 同 时将 2 个 上述 质谱 连接 在一起 构 成的 串联 质谱 ，可 以更精 确、 更灵 敏地 分析 蛋白样 品 。二 级质 谱的 使用 ，使得 质谱 不仅 可检 测肽 段的相 对 分子 质量 ，还 可以 检测它 的氨 基酸 序列 。利 用质 谱 仪 的第 一个 分析 仪对 蛋白 样品 进行 初步检 测 ， 从 样 品 混合 中选 择特 定的 肽段 ， 再 将这 个特 定的 肽段与 惰 性气 体（ 如氮 气

29、、氩 气等 ）碰撞 ，从 而将 肽段 进一步 离 解。 在被 选择 的肽 段与惰 性气 体发 生能 量碰 撞时 ， 支 持蛋 白主 链构 象的 化学 键受 到破 坏， 碰撞 后的 结 果 再被 第二 级质 谱分 析仪 分析 。 串 联质 谱又 叫碎片 谱 或 MS MS 谱 。 在 二级 质谱 中 ，可 以将 差别 只有 1 个 氨基 酸的 相邻 肽段 区分 开。 因此 通过 分析 临近峰 的 相对 分子 质量 ，可 以检测 肽段 的氨 基酸 序列 。 4 3 3 肽 质 量 指 纹 图 谱 （ peptide mass fingerprint- ing， PMF） 当 被 离子 化 的 肽

30、段 经过 质 谱 仪时 ， 这 些 肽 段因 其相 对分 子质 量的 不同 而被 分离 ， 因 此产 生 了 含有 不同 峰值 的肽 质量 指纹 图谱 。 蛋 白质 鉴定 便 是 通 过 对 PMF 的分 析 实 现 的， 即 将 所得 到 的 PMF 13 142 生 物 技 术 通 讯 Vol 21 No 1 Jan , 2010 与 已 知 数 据 库 中 一个 蛋 白 的 理 论 期 望 蛋 白 酶 肽 段 LETTERS IN BIOTECHNOLOGY 计 各种 氨基酸 残基 形成 二级 结构 的构 象趋 势， 其中 进 行 比 较 ，可 以 得 到 一 个 匹 配 程 度 得 分

31、 ， 当 这 个 得 分高 于 理论 计 算 的得 分 时， 便 认为 该 蛋 白是 理 论 中 的蛋 白 。 这些 已 知数 据 库在 互 联 网上 有 很 多， 其 中 NCBI 和 EBI 的数 据库 是最大 的， 而且 是免 费的 。 在 搜索 这 些数 据 库 时 ， 需 要 使 用搜 索 软 件 如 Mascot、 PepSea、 PeptideSearch 等， 其 中 Mascot 是 最 常 用 的 软件 。 最 近开 发了 一个 新的 程序 Paragon，该 程序 克 Mascot 带来 的缺 点，被 认为 是 Mascot 的替 代者 。 4 4 样品 的分 析 经 质

32、谱 鉴 定的 样 品， 只 能 知道 其 中 含有 什 么 蛋 白 ， 但 无 法 获 悉 这些 蛋 白 在 生 物 体 中 执 行 什 么 功 能 、 空间 构 象 如 何 、 与 之 同 源 的 蛋 白 有 哪 些 以 及 该 被测 蛋 白的 属 性 ，需 要借 助 生 物信 息 学 知识 解 决 这 些问 题。 生物信 息学 包含 了生 物信 息的 获取 、处理 、 储 存 、分 析 和 解 释 等 ， 集 合 数学 、 统 计 、 计 算 机 与 生 物医 学 等工 具 研 究， 阐明 大 量 生物 学 数 据所 包 含 的 生物 学意 义。 蛋 白质 组学 研究 中应 用生 物信 息

33、学 对 蛋白 质的 功能 和结 构进 行进一 步的 分析 。 4 4 1 蛋 白功 能 预测 蛋 白 功能 的预 测 可以 通 过 3 条途 径 实现 。 首 先， 通过 与 已 知蛋 白 质 序列 相 比 较 来检 测 蛋白 的 功 能。 此 外， 蛋 白质 的 一 些其 他 性 质 可以 直接 由序 列分 析得 到。 比 较常 用的 蛋白 质序 列 数据 库 是 SwissProt、 PIR 和 NCBI 的 Blast， 其次 可 以 通过 蛋白 质的 物理 性质 的预测 。 蛋 白质 的一 些功 能 特征 可 以通 过 蛋 白序 列 直接 推 算出 来 ， 通过 组 成 蛋 白质 的

34、20 种氨 基 酸的 物 理 和 化学 性 质 分析 已 知 或 未知 蛋 白质 的 性 质， 如 等电 点 相 对分 子 质 量、 疏 水 性、 跨膜螺 旋、 卷曲 螺旋 及信 号肽等 。 除 了上 述 2 种 方法 外 ，还 可 以与 保 守的 基 序和 图 形 数 据库 比 较 判 断功 能。 对于那 些与 数据 库中 已知 功能 蛋白 质无 同 源性 的 序列 或 找 到同 源 性的 蛋 白质 功 能 为 未知 时 ， 我们 可与 保守 的基 序比 较来判 断其 功能 。 基 序数 据 库中 最为 常用 的是 网站 Prosite。 4 4 2 蛋 白 结 构 预 测 虽 然 有 时

35、蛋 白 质 的 序 列 相 似 ， 但是 却 执 行 着 不 同 的 功 能 ； 或 同 源 基 因 编 码 的 蛋 白 质 ，虽 然 序 列 差 别 很 大 ， 但 是 对 于 生 物 体 来 说 执行 的却 是同 样的 功能 。 这主 要是 因为 蛋白 质的 空 间结 构发 挥了 作用 。 在 PDB 等 数据 库中 可以 检索 到 一些 蛋白 质高 级结 构的 同源性 。 蛋 白质 二级 结构 预 测 的 基 本 依 据 是 每一 段 相 邻 的 氨 基 酸 残 基 具 有 形 成一 定 二级 结 构 的倾 向 。 因 此 ，进 行 二 级结 构 预 测 需要 通过 统计 和分 析发 现

36、这些 倾向 或者 规律 。 蛋 白 质二 级结 构预 测的 方法 有 3 种。 一 是由 已知 结构 统 16 17 最 常用 的 是 Chou 和 Fasman 法； 二 是基 于 氨 基酸 的 物 理化 学性质 ，包 括堆 积性 、疏水 性、 电荷 性、氢 键形 成 能力 等；三 是通 过序 列比 对，由 已知 三维 结构 的同 源 蛋白 推断未 知蛋 白的 二级 结构 。 一 般对 于 螺旋 预 测 精 度 较好 ， 对 折 叠 差 些 ， 而 对 除 螺 旋 和 折 叠等 之外的 无规 则二 级结 构则 效果 很差 。 蛋 白质 三 维结 构的预 测是 最复 杂和 最困 难的 预测 技术 。 序 列 差异 较大的 蛋白 质序 列也 可能 折叠 成类 似的 三维 构 象。由 于蛋 白质 的折 叠过 程并 不十分 清晰 ，从 理论 上 解 决 蛋 白 质 折 叠 的 问 题 还 有 待 进 一 步 的 科 学 发 展 ，但也 有一 些有 一定 作用 的三 维结构 预测 方法 ，如 与 已知 结构的 序列 比较 、同 源模 建、 threading 算 法和 折 叠识 别方法 。 尽 管生 物信息 学发 展迅 猛， 但是 它仍 然不 能承 载 所有 的研究 信息 。 虽 然通 过在 生物 数据 库网 站内 检 索可 以得到 一定 的分