跳到主要内容

Protein Alignment

导言​

蛋白质的结构决定功能，包含了大量生物信息，结构间的微小差异可能会导致功能的巨大差异，比较两个蛋白质结构的差异是结构生物学和计算生物学最常用的研究手段之一。

铁硫簇蛋白是一类重要的线粒体功能蛋白，在细胞能量代谢、电子传递、铁/硫存储等诸多过程中均发挥了关键作用。IscA是铁硫蛋白亚家族hesB 高保守性成员之一，参与铁硫簇蛋白质合成，因此 Isc A 在铁硫簇组装蛋白与级联反应系统中具有重要的作用。大肠杆菌的IscA（PDB ID: 1R94）为同源四聚体结构。SufA（PDB ID: 2D2A）是IscA的一种同源蛋白，在铁硫簇的生物合成中起支架作用，为同源二聚体结构。这两种不同聚体的蛋白质在相同的生物学途径中起作用。本教程基于Hermite平台的Protein Alignment模块对1R94蛋白和2D2A蛋白进行结构比对。

1. 导入蛋白结构文件​

  • 左侧通用菜单栏File → Get PDB → 弹出的窗口输入PDB ID：1R94 → Import。

  • 2D2A的导入步骤同上。

import_structureimport_structure

import_structure

2. Protein Alignment​

2.1 入口​

  • 左侧通用菜单栏Menu → Function → General → Protein Alignment。

import_structure

  • 右侧出现Protein Alignment的操作框（红框内所示），整体界面如下：

import_structure

2.1 参考蛋白的导入​

  • 界面右侧出现的Protein Alignment操作窗口，首先导入参考蛋白结构：点击Select from 3D Workspace，弹出Select Structure窗口 → 在Structure Hierarchy内选中1R94蛋白结构 → Select Structure窗口点击OK。

import_structure

2.2 需比对蛋白的导入​

  • Next点击后进入比对蛋白的选择窗口，导入需要比对的蛋白结构：点击Select from 3D Workspace，弹出Select Structure窗口 → 在Structure Hierarchy内选中2D2A蛋白结构 → Select Structure窗口点击OK。

import_structure

2.3 参数设置​

  • Next点击后进入参数设置页面，Alignment Atoms选择Cα从而基于蛋白之间的α-碳原子进行比对。由于无特殊的比对需求，因此跳过Select Binding Site的参数设置。Job Name处将该任务命名为1R94_2D2A，点击Submit提交该任务。

import_structure

3. 结果分析​

3.1 入口​

  • 左侧通用菜单栏Menu Job → 找到任务1R94_2D2A → 点击Operation列中的Show显示该任务的结果，界面如图所示。
import_structureimport_structure

3.2 结果说明​

  • 右侧列表框中列出了蛋白结构比对的结果信息，包含：

    • Length：两个蛋白进行比对的氨基酸数为216个；

    • Modeled Residues：输入的结构的最大长度为307个氨基酸；

    • Coverage：比对的覆盖率为33.55%；

    • RMSD：比对的两个蛋白构象的结构偏差为2.19 Å，说明两个蛋白结构的相似性较高；

    • TM-Score：一种评估蛋白质结构拓扑相似性的指标，TM-score的值为(0，1)，其中1表示两个结构之间的完美匹配，比对的这两个蛋白的TM-Score值为0.47；

    • SI：两个蛋白的序列一致性为18.98%，一致性较低；

    • SS：两个蛋白的序列相似性为31.02%。

import_structure

  • 3D workspce窗口显示蛋白比对的可视化结果，进行比对的为1R94的B链和2D2A的A链，由图可以看出，两者结构能较好地叠合，结构相似性高。

import_structure