请从蛋白质生物合成的结构这个角度解释生物为什么...

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No server is available to handle this request.知道编码蛋白质的某一DNA序列后,怎么测定该蛋白质的三维结构?国内有哪个大学、机构在做这个?
哪个老师在做这个?这属于生物信息学专业的吗?报考方面的研究生能不能行?我是生物工程本科生。对在电脑上显示的蛋白质三维结构的测定很感兴趣。
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你说的就是结构生物学。先回答题主的问题:目前蛋白质三维结构的测定主要有三大手段:X射线晶体学、核磁共振技术以及冷冻电镜三维重构技术。这三种方法都需要将蛋白质表达出来,因此知道cDNA序列,并且得到cDNA,构建克隆表达蛋白质是必不可少的。X射线晶体学是目前分辨率最高的结构测定方法,但是首先要拿到蛋白质晶体,分子量很大的蛋白以及膜蛋白很难得到晶体,这是其局限性。核磁共振技术能测定溶液中的蛋白质结构,不过目前还仅限于分子量较小的蛋白质,其上限大概是40KDa。冷冻电镜三维重构技术能够解析大分子量的蛋白质(几百KDa)和膜蛋白的结构,并且不用结晶,它的硬伤是分辨率,一般很难得到高分辨率的三维结构,不过13年年底的一篇nature文章引起了不小的轰动,他们用冷冻电镜三维重构技术解析了TRPV1的结构,并且分辨率达到了3.4埃!虽然比起晶体学方法的分辨率还有差距,但已经是巨大的进步了。----------------------------------------------------------在中国,我了解的做结构生物学的地方主要有清华大学的施一公(大牛,生物界的明星人物)中科院生物物理所的几个大牛中科大国家蛋白质科学中心·上海(第三代光源刚刚建成,应该能很大程度上提高晶体结构解析的分辨率,不过像美国日本都已经有第四代光源了。。。)中科院武汉物理数学研究所的刘买利,(主要是做核磁共振方法学,人很nice)香港科技大学的张明杰(大牛,biology方面的知识渊博,讲课满满的干货,人非常nice)现在结构生物学实验室基本分成两个部分,一部分学生主要是做bench工作,构建克隆、纯化蛋白、研究蛋白质生化性质等,需要有较强生物学背景,有化学背景会更有优势;另一部分主要是解析结构(就是那个天天对着电脑看三维结构的),这块不是很了解,大概需要较多的化学和数学背景吧,也要很多生物学知识。生物工程专业的学生报考结构生物学的研究生(一般属于生物化学专业)完全没有问题,答主便是,而且做的很high。------------------------------------------------------------最后附上TRPV1这个逆天分子的structure(看到个形状,大家没想到什么东西吗?):另附GFP分子的structure:
以我在清华的亲身经验,结构生物学入门门槛低,但是想做好难,需要很高的精力投入。90%以上的人完全不用接触生物信息学,每天就是做分子克隆,破菌,提蛋白,过柱子,浓缩,点晶体。晶体要是衍射好,结构很快能算出来。另,单纯从一级序列预测三级结构目前还很不靠谱,做的人不多。
不知道题主指的是protein structure determination 还是protein structure prediction?对于前者,一般需要用到,PDB(protein data bank)里大约90%都是用这个技术测的。原理是“measure 3D density of electrons in the protein and infer the 3D coordinates of all the atoms to be determined to a certain resolution". 简单说就是通过电子对X射线的散射作用得到电子密度的分布状况,由此可以推断出原子的位置信息,从而分析得到晶体结构。对于蛋白质这种生物大分子来说,需要的非常强的X-ray,而且resolution需要在3 Angstrom以下,不然就可能不是很精确或者是有错误。能达到这种测序标准的设备就很庞大了,可能有一栋楼的三倍大小,据我们老师讲美国芝加哥有,亚洲的话韩国也有,其他国家就记不太清了。然后还有一小部分(大约9%)的蛋白质结构是通过NMR()得到的。对于后者,就是根据氨基酸序列推测蛋白质结构,有很多software可以做,主要是应用在药品研发和其他生物技术的开发上。这个我没有学过,具体请参见维基词条。
谢邀。题主是想问如何通过DNA序列不表达蛋白而预测蛋白质结构么?要是问这个的话,已经有很多工作成果了。原理我不是很清楚,可能可以通过已知结构的序列同未知的比对而进行预测?主要流程是DNA按code翻译成氨基酸序列,然后通过算法,搜索database,生成预测的结构。一些网站:google keywords:predict protein structure from dna sequence或者,如上面所说,表达出来以后结晶解析其结构。这个,应该属于结构生物学的范畴,当然,会运用很多生物信息学的知识。有哪些人在做的话我不是很清楚,建议根据发表的paper之类去找你认为做得好的实验室。报考研究生当然是可以的了...
楼主是想不通过,而知道你的目的蛋白是什么结构吧,一般现在有很多软件都可以预测的。1.蛋白质二级结构预测二级结构是指α螺旋和β折叠等规则的蛋白质局部结构元件。不同的氨基酸残基对于形成不同的二级结构元件具有不同的倾向性。按蛋白质中二级结构的成分可以把球形蛋白分为全α蛋白、全β蛋白、α+β蛋白和α/β蛋白等四个折叠类型。预测蛋白质二级结构的算法大多以已知三维结构和二级结构的蛋白质为依据,用过人工神经网络、遗传算法等技术构建预测方法。还有将多种预测方法结合起来,获得“一致序列”。总的来说,二级结构预测仍是未能完全解决的问题,一般对于α螺旋预测精度较好,对β折叠差些,而对除α螺旋和β折叠等之外的无规则二级结构则效果很差。nnPredict:用神经网络方法预测二级结构,蛋白质结构类型分为全α蛋白、全β蛋白和α/β蛋白,输出结果包括“H”(螺旋)、“E”(折叠)和“-”(转角)。这个方法对全α蛋白能达到79%的准确率。PredictProtein:提供了序列搜索和结构预测服务。它先在SWISS-PROT中搜索相似序列,用MaxHom算法构建多序列比对的profile,再在数据库中搜索相似的profile,然后用一套PHD程序来预测相应的结构特征,包括二级结构。返回的结果包含大量预测过程中产生的信息,还包含每个残基位点的预测可信度。这个方法的平均预测准确率达到72%。SOPMA:带比对的自优化预测方法,将几种独立二级结构预测方法汇集成“一致预测结果”,采用的二级结构预测方法包括GOR方法、Levin同源预测方法、双重预测方法、PHD方法和SOPMA方法。多种方法的综合应用平均效果比单个方法更好。nnPredict的网址是:。PredictProtein的网址是:。PredictProtein的国内镜像在:。SOPMA的网址是:。2.其它特殊局部结构其它特殊局部结构包括膜蛋白的跨膜螺旋、信号肽、卷曲螺旋(Coiled Coils)等,具有明显的序列特征和结构特征,也可以用计算方法加以预测。COILS:卷曲螺旋预测方法,将序列与已知的平行双链卷曲螺旋数据库进行比较,得到相似性得分,并据此算出序列形成卷曲螺旋的概率。TMpred:预测蛋白质的跨膜区段和在膜上的取向,它根据来自SWISS-PROT的跨膜蛋白数据库Tmbase,利用跨膜结构区段的数量、位置以及侧翼信息,通过加权打分进行预测。SignalP:预测蛋白质序列中信号肽的剪切位点。 COILS的网址是:。TMpred的网址是:。SignalP的网址是:。3.蛋白质的三维结构蛋白质三维结构预测时最复杂和最困难的预测技术。研究发现,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,自然界里的蛋白质结构骨架的多样性远少于蛋白质序列的多样性。由于蛋白质的折叠过程仍然不十分明了,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,但也有了一些有一定作用的三维结构预测方法。最常见的是“同源模建”和“Threading”方法。前者先在蛋白质结构数据库中寻找未知结构蛋白的同源伙伴,再利用一定计算方法把同源蛋白的结构优化构建出预测的结果。后者将序列“穿”入已知的各种蛋白质的折叠子骨架内,计算出未知结构序列折叠成各种已知折叠子的可能性,由此为预测序列分配最合适的折叠子结构。除了“Threading”方法之外,用PSI-BLAST方法也可以把查询序列分配到合适的蛋白质折叠家族,实际应用中发现这个方法的效果也不错。SWISS-MODEL:自动蛋白质同源模建服务器,有两个工作模式:第一步模式(First Approach mode)和优化模式(Optimise mode)。程序先把提交的序列在ExPdb晶体图像数据库中搜索相似性足够高的同源序列,建立最初的原子模型,再对这个模型进行优化产生预测的结构模型。CPHmodels:也是利用神经网络进行同源模建预测蛋白质结构的方法。SWISS-MODEL的网址是:。CPHmodels的网址是:。
小弟才疏学浅,有什么不对的地方请各位大牛指教:下面的内容主要来自华东理工大学唐赟教授的药物设计讲义:主要的是关于蛋白质三维结构的预测,上边提到的x-ray,nmr都是对蛋白质的结构进行直接测定。而对其三维结构的预测主要是依靠蛋白质的一级结构决定高级结构的理论基础:预测得方法有:(1)从头预测法(Ab initio):通过分子力学和分子动力学的方法,根据物理化学的基本原理,不依赖已知结构的同源类似物的信息,直接从理论上预测蛋白质分子的空间结构。(2)穿针引线法(threading):不需要预测蛋白质的二级结构,在没有同源蛋白的情况下,把未知蛋白的序列和已知的结构进行匹配,通过研究同已知线段序列的吻合度得到结构信息,找出几种匹配最好的结构作为未知蛋白的预测结构,既直接预测三级结构。(3)同源建模法(homology modeling):基于蛋白质三级结构的保守性超过蛋白质序列的理论。蛋白质经过百万年的演变,形成了各种家族,每一家族都具有相似的序列/结构/以及相关功能,蛋白质的序列的微小改变,其三维结构的改变也很小。蛋白质序列的同源性决定其三维结构的同源性,一个未知结构的蛋白质(目标蛋白)的三维结构可以通过与其同源性较高且结构已知的蛋白质分子(参考蛋白)进行预测。
过程为:1.数据库搜寻及选择模板:swiss-prot/PDB/SCOP/CATH
2.二重及多重序列比对:此步骤主要目的是得到同源蛋白质的结构排列,它关系着最终的模拟结构的准确性。
3.保守其主链骨架的构建,变异区或环状结构模拟及侧链模拟
4.能量最小化(energy minimization)最初的结构必须采用分子力学的能量最小化来修正不利的非共价触碰及达到理想的键结几何和能量最低的状态。
5.结构合理性评估:PROCHECK/AQUA/SQUID等方法评估结构是否符合一般的常规。最后就可以分析新模型与模板的结构和参考文献所得的信息,例如突变数据,生物活性数据等进一步修正新结构,来增加其合理性及可用度。
其实,这个答案我也有很多不懂的地方,以后会慢慢再修改。
如果真的有兴趣,就先去多看几篇文献。国内做的最好的当属施一公院士了,高福院士也相当不错,他主要攻结构免疫,结构病毒。不过,就像前面那位童鞋说的,门槛不会高,做好很难。程序比较简单,体力活儿。不过生物这行就是体力,脑力,抗压能力都要很高啊。祝好运。实在感兴趣,我可以介绍每天都在钻研结构的师友。
我来正面回答下楼主的问题吧,蛋白质的三维结构属于生物物理分支中的结构生物学,生物工程的本科完全可以胜任,可以考,但就现在的这个阶段来说,是结构生物学最hot的时期,所以,结构生物学的实验室可能比其他实验室稍微难进一点,而且,大部分的老师更愿意招收博士生,而不是硕士。
这么火的结构生物学,做结构的高校怎么可能少了?真心实在是太多了,一点也不夸张的说,只要是个985就至少有一个实验室是做结构的。
有预测的网站,但是可靠性不高,参考的价值也不算大
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No server is available to handle this request.有关基因工程 蛋白质的结构可以为合成目的基因提供资料 为什么?? 请用高二生物解释_百度知道
有关基因工程 蛋白质的结构可以为合成目的基因提供资料 为什么?? 请用高二生物解释
提问者采纳
蛋白质的结构本身提供资料,是因为蛋白质的氨基酸的序列可以为设计基因的序列提供一些依据,楼主可以结合中心法则的知识继续思考一下哈~这属于蛋白质工程的范畴了~O(∩_∩)O~楼主加油~
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