結構生物化學/蛋白質結構比對的進展與陷阱
對 Hasegawa Hitomi 和 Holm Liisa 發表的一篇論文的有趣觀察
蛋白質結構比對的進展與陷阱
很明顯，結構比較可以開啟一扇通往過去的視窗，因為蛋白質參與了一種進化過程。嚴格使用蛋白質序列比較提供了有限的資訊，並且有時即使對於稍微不同的結構也會產生矛盾的資訊。這使得科學家和研究人員將目光轉向結構比較方法，這些方法允許在生成生物學意義最大的比對方面採用更靈活的程式。蛋白質序列和結構分析的確為更深入地瞭解蛋白質及其重要功能鋪平了道路。然而，需要注意的是，蛋白質結構的多樣性遠小於蛋白質序列的多樣性，這主要是由於天然蛋白質的物理限制。結構蛋白的基礎是由透過已知蛋白質結構圖示進行的視覺分析的概念奠定的。雖然可能沒有一個普遍的程式碼來確定何時蛋白質在結構上相似，但我們都知道當我們看到它時。三維結構的生成使蛋白質的視覺化變得容易得多。事實上，結構比對最廣泛的應用是能夠識別由共同祖先基因組中相同密碼子編碼的同源殘基。蛋白質結構比對領域多年來一直保持著活躍的性質，新的方法數量每五年翻一番。
在分數方面，不同的評分主題可以根據處理的是三維結構、二維結構還是一維結構來分類為不同的型別。當涉及到 3D 結構時，相似之處來自“等效原子在剛體疊加後的位置偏差”。公共核心的大小和間隙懲罰之間的平衡可以定義一組最佳配置。靈活的比對器開始發揮作用，透過將特定蛋白質內的多個亞結構連線起來，作為識別具有較大構象變化的蛋白質的主要識別器。當比較 2D 結構時，相似之處來自“分子內 C(α)-C(α) 距離”的相對距離差異。用我們能理解的話來說，這本質上意味著，對於相同的相似度水平，允許在三級接觸方面比區域性接觸更大的偏差。最後，當涉及到 1D 結構時，輪廓根據其氨基酸型別和高度特定的骨架構象狀態對每個殘基進行分類。一旦確定了分數，則透過查詢最佳的對應集來確定比對。片段組裝演算法生成非順序比對，而一致評分已用於從大量成對比對資料庫生成多個比對。新的結構已放置在蛋白質資料庫中，並且在插入此資料庫之前會考慮某些引數，例如蛋白質的大小和分子形狀。結構比對的評估起著至關重要的作用，因為它們首先衡量比對的準確性、比對分數在資料庫範圍內的比較中區分同源蛋白和無關蛋白的能力，以及最後比對的“質量”。
以前已經提出了幾種結構進化的經驗引數模型，但大多數結構比對器基於結構相似性的“特設”分數。然而，已經證明一些“特設”分數已經奏效。在結構比對的評估方面，參考無關評估的問題在於它僅僅是對評分函式之間相似性的測試，而不是對促進比對最佳化的實際旋轉的觀察。同樣重要的是要注意，並非所有使用相同型別分數的程式都生成了相似的比對。這導致開發人員有必要特別注意最佳化協議的穩健性。當然，儘管結構比對過程存在一些缺陷，但各自模型的多功能性確實推動了對序列和結構進化相互作用的未來研究。
Curr Opin Struct Biol. 2009 年 6 月；19(3):341-8. Epub 2009 年 5 月 27 日。蛋白質結構比對的進展與陷阱。Hasegawa H, Holm L.