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這一推送將簡(jiǎn)單介紹：

1.?尋找蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域

2.?簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)序列的理化性質(zhì)

4. 預(yù)測(cè)蛋白酶降解位點(diǎn)

5.?預(yù)測(cè)卷曲螺旋區(qū)域（coiled-coil domains）

6. 預(yù)測(cè)翻譯后修飾

再介紹之前說過的網(wǎng)站，這一章會(huì)用到很多次：

ExPASy

https://www.expasy.org/

一、預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和酶解位點(diǎn)

1. 理化性質(zhì)

利用ExPASy網(wǎng)站中的ProtParam工具（tools欄下面），可以簡(jiǎn)單的分析一個(gè)氨基酸序列的理化性質(zhì)。

打開ProtParam后，可以輸入要查的已上傳序列的序列號(hào)或者直接粘貼氨基酸序列（如果你的序列是FASTA格式，不要粘貼首行的“>等”信息）。

上圖就是結(jié)果顯示頁面，我用黃色熒光筆標(biāo)的N,C-terminal是指，如果你只想顯示這段序列的某一部分的結(jié)果，可以在框里限定范圍。

結(jié)果顯示這里點(diǎn)進(jìn)去（黃色標(biāo)記部分），可以展示對(duì)應(yīng)的更多的信息。比如：

氨基酸數(shù)

分子量（僅根據(jù)序列殘基計(jì)算得到的，計(jì)算結(jié)果不包含糖基化、磷酸化等翻譯后修飾；成熟蛋白質(zhì)前導(dǎo)肽的刪除；多聚體形成等）

等電點(diǎn)

原子組成

原子數(shù)

消光系數(shù)（是指蛋白質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)的光的吸收量，后期用分光光度計(jì)測(cè)定得到純化蛋白濃度等可能會(huì)用到，網(wǎng)頁顯示的是理論消光系數(shù)，真實(shí)值還會(huì)受其他因素影響。不過一般情況下，兩值相差不大。）

不穩(wěn)定性系數(shù)（一般這個(gè)指數(shù)小于40，則說明穩(wěn)定；大于40不穩(wěn)定）

脂溶指數(shù)（Instability index）

總平均親水性（Grand average of hydropathicity (GRAVY)，定義為序列中所有氨基酸親水值的總和與氨基酸數(shù)量的比值，負(fù)值越大表示親水性越好好，正值越大表示疏水性越強(qiáng)）。

2.?酶解位點(diǎn)

依舊是ExPASy-proteomic-tool里面的工具—— PeptideCutter 。

二、預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)初級(jí)結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)-primary structure）

注意這里分析預(yù)測(cè)的是初級(jí)結(jié)構(gòu)，即對(duì)蛋白質(zhì)氨基酸序列的分析，而非二級(jí)結(jié)構(gòu)、高級(jí)結(jié)構(gòu)等。分析序列初級(jí)結(jié)構(gòu)是為了找到蛋白質(zhì)中特殊組成的片段，這些片段可以揭示蛋白質(zhì)的一些有趣的性質(zhì)，比如氨基酸序列的疏水區(qū)域（蛋白跨膜區(qū)域，可將自身錨定在膜中）；卷曲螺旋區(qū)域（許多含有卷曲螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能，暗示存在蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作）。

1. 尋找跨膜片段

預(yù)測(cè)蛋白序列中的跨膜片段可以告訴我們很多信息，比如在N端有一個(gè)跨膜片段的可能是分泌蛋白；如果一個(gè)蛋白序列包含很多跨膜區(qū)域，它可能是一個(gè)通道蛋白。下面介紹兩種方法：

（1）Protscale

原理是滑動(dòng)窗口（sliding-window）判斷蛋白質(zhì)序列的疏水性，返回的結(jié)果也是疏水性曲線（親水用負(fù)值表示,疏水用正值表示），需要我們自己進(jìn)行分析。

https://web.expasy.org/cgi-bin/protscale/protscale.pl

首先打開網(wǎng)頁，以序列號(hào)為P78588的蛋白質(zhì)為例（目前的研究已知它有7個(gè)跨膜片段）。

選擇這個(gè)Hphob. / Kyte & Doolittle或者Eisenberg et al.，比較適合查找序列中的跨膜片段。

選擇window size是19，適合尋找跨膜結(jié)構(gòu)域（這個(gè)大小根據(jù)你要查找的結(jié)構(gòu)域的一般大小進(jìn)行設(shè)定，比如跨膜結(jié)構(gòu)域一般為21aa，所以這里我們?cè)O(shè)置的值為19）。然后點(diǎn)擊submit就可以啦。

結(jié)果顯示如下，點(diǎn)擊進(jìn)去看，可以看到詳細(xì)的結(jié)果和繪制的圖片。

Hphob. / Kyte & Doolittle

（一般以1.6 score為準(zhǔn)線）

Hphob. / Eisenberg et al.

（一般以0.4 score 為準(zhǔn)線）

輸出結(jié)果是疏水性曲線，我們只根據(jù)強(qiáng)信號(hào)判斷跨膜片段所在的位置，兩個(gè)不同的表，計(jì)算出來的曲線的強(qiáng)信號(hào)位置差別不大，其中有六個(gè)預(yù)測(cè)的片段位置可以比較確定，1個(gè)不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

（2）TMHMM

基于 HMM 方法的蛋白質(zhì)跨膜區(qū)預(yù)測(cè)工具，不是在ExPASy網(wǎng)站中，而是CBS的網(wǎng)站。CBS同樣有著很多好用的序列分析的工具：

https://services.healthtech.dtu.dk/

這里面找到TMHMM：

https://services.healthtech.dtu.dk/service.php?TMHMM-2.0

我們粘貼蛋白質(zhì)P78588的FASTA格式，提交。

可以看出來，使用滑動(dòng)窗口原理的Protscale與使用隱馬爾科夫模型的TMHMM得到的結(jié)果可以大致對(duì)應(yīng)的上。而且TMHMM除了可以預(yù)測(cè)跨膜片段外，還可以預(yù)測(cè)某段蛋白是在胞內(nèi)還是胞外（有的預(yù)測(cè)也不是很精確，比如234-255aa就沒有描述胞內(nèi)外）。

如果是要獲得精準(zhǔn)的蛋白跨膜片段的預(yù)測(cè)，建議使用原理不同的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)和總結(jié)。

2. 尋找卷曲螺旋區(qū)域

卷曲螺旋區(qū)域常參與蛋白質(zhì)的互作?？梢岳肊xPASy-COILS工具進(jìn)行查找。

https://embnet.vital-it.ch/software/COILS_form.html

三、預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)翻譯后修飾

蛋白質(zhì)在發(fā)揮生物學(xué)功能之前一般需要經(jīng)過修飾，叫做post-translational modifications（PTM）。修飾包括加官能團(tuán)、改變氨基酸化學(xué)性質(zhì)或者改變結(jié)構(gòu)，PTM是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中的重要組成部分。

加入官能團(tuán)

乙?；⑼榛?、生物素化、谷氨酸化、甘氨酸化、糖化、異戊二烯化、硫辛酸化、磷酸泛酰巰基乙氨基化、磷酸化、硫酸化、硒化、C末端酰胺化

加入其他蛋白質(zhì)或肽

干擾素激活基因化、小泛素相關(guān)修飾化、泛素化

改變氨基酸的化學(xué)性質(zhì)

瓜氨化、脫氨化

結(jié)構(gòu)改變

雙硫鍵、分解蛋白質(zhì)

尋找PROSITE patterns

使用ExPASy網(wǎng)站的PROSITE工具。值得注意的是，有時(shí)候?qū)?yīng)的是短序列（小于20aa的對(duì)應(yīng)），其功能不一定就是那個(gè)，查找結(jié)果僅是一個(gè)預(yù)測(cè)。對(duì)應(yīng)的越長(zhǎng)，功能也一致的可能性越高。

下面就打開網(wǎng)頁開始吧：

https://prosite.expasy.org/scanprosite/

可以看到有三個(gè)選擇對(duì)應(yīng)不同的目的，我們以P12259為例。

這個(gè)工具的使用手冊(cè)在這里：

https://prosite.expasy.org/scanprosite/scanprosite_doc.html

讀一讀，方便看懂檢索設(shè)置和結(jié)果頁面。結(jié)果中展示的都可以點(diǎn)進(jìn)去，展開詳細(xì)信息。

剛剛看到ExPASy首頁說10月15要更新網(wǎng)站，界面改版。我想，操作上不會(huì)差太多的，只會(huì)更加便捷和簡(jiǎn)約。

四、尋找蛋白質(zhì)中的已知結(jié)構(gòu)域（domian）

結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，是構(gòu)成三級(jí)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立單元。一般蛋白質(zhì)由2-3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，通常結(jié)構(gòu)域有特定功能：可能與其他蛋白質(zhì)互作、結(jié)合離子、具有活性位點(diǎn)等。

網(wǎng)上有很多查找結(jié)構(gòu)域的工具，各有優(yōu)缺點(diǎn)，最好都試一試，然后綜合一下結(jié)果。

1. 使用InterProScan

http://www.ebi.ac.uk/interpro/search/sequence/

我們以這個(gè)蛋白質(zhì)為例（P53539），有一些高級(jí)選項(xiàng)，默認(rèn)檢索數(shù)據(jù)庫是全部勾選的，分析時(shí)間會(huì)有點(diǎn)長(zhǎng)。

結(jié)果顯示如下，可以看見在各個(gè)數(shù)據(jù)庫中的結(jié)果都顯示序列中間有亮氨酸拉鏈（Leucine zippers），所以這個(gè)結(jié)果比較可靠。所以分析序列的時(shí)候，最好選擇很多檢索數(shù)據(jù)庫，且確定前最好再比較一下序列。

2. 使用CD server（Conserved Domain）

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi

CD的一個(gè)有點(diǎn)就是展示出的結(jié)果有打分和序列比對(duì)的展示，可以幫助我們判斷結(jié)果可靠性，但是CD數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不如上一個(gè)全。分析設(shè)定上默認(rèn)Evalue是0.01，如果檢索結(jié)果很少，可以改為1放寬要求。Apply low-complexity filter一般也不勾選，否則可能過濾掉很多信息。