蛋白質組學/蛋白質 - 蛋白質相互作用/蛋白質空間

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本節

介紹

蛋白質-蛋白質相互作用極度依賴於所涉及蛋白質的三維結構，更甚於其氨基酸序列。多肽鏈摺疊成其在體內的操作狀態的方式長期以來一直由實驗技術（如X射線晶體學和核磁共振）確定。這兩種方法都是漫長、費力的過程，通常會得出可疑的結果，充其量只能與正在研究的蛋白質或已知密切相關的蛋白質有關。近年來，科學和計算的進步使得能夠使用僅基於氨基酸序列來準確預測一小部分簡單蛋白質的三維結構。由此衍生出蛋白質-蛋白質比對可以根據結構特徵以及氨基酸序列進行，從而揭示未表徵蛋白質（沒有已知親屬）的功能，並因此深入瞭解它們在系統中與其他蛋白質相互作用的方式。

使用蛋白質空間的預測方法

許多用於預測三維蛋白質結構的預測方法與用於預測已知結構的蛋白質如何相互作用的預測方法相同（點選此處）。預測的“正確”方法是嘗試對所有可能的構象進行評分，這在計算上非常密集。唯一已知的變通辦法是開發犧牲 100% 準確性的快捷方法以提高速度。計算結構預測的新興趨勢結合了演算法和生物學知識，採用“智慧搜尋”方法，只關注最有可能具有生物學意義的蛋白質區域。這被認為是對“隨機搜尋直到找到接近最優配置”方法的改進。

使用結構空間進行蛋白質結構比對

檔案：結構空間地圖.jpg

結構空間地圖示例。

正在採取的另一個方向是調整一級序列比對方法以考慮二級和三級結構。蛋白質中有一些特徵對於其功能和與其他蛋白質的相互作用至關重要，而這些特徵並非僅由氨基酸序列決定。許多蛋白質儘管序列差異很大，但由於它們摺疊成的形狀，仍具有相同的功能特性。同時量化和視覺化這些關係的一種方法是使用蛋白質結構空間地圖。 [¹] 簡而言之，蛋白質結構空間圖是透過對已知蛋白質的結構匹配程度進行評分的結果。該分數被用作定向距離，用於將蛋白質家族相對於彼此定位在座標軸上，如果它們更相似，則距離更近；如果它們更不相似，則距離更遠。任何人都可以透過檢視結構空間圖，並立即判斷兩種蛋白質或蛋白質家族的相似程度，方法是檢視它們在地圖上的距離。

許多結構比對工具和資料庫可以在商業上以及網路上免費獲得。可以在維基百科關於比對軟體的頁面中找到它們的良好列表。

進一步閱讀

• Shindyalov, I. N., Bourne, P. E. 透過最佳路徑的增量組合擴充套件 (CE) 進行蛋白質結構比對。蛋白質工程 1998. 11(9) pp. 739-747.
• 維基百科關於結構比對的頁面