温州五星级酒店价格:Nature子刊：蛋白结构和功能预测新技术（含图）

作者：生物谷 来源：生物谷 2007-7-19 11:50:10
生物谷报道：Nature Chemical Biology杂志在线版一篇文章介绍，伊利诺斯州立大学John A. Gerlt博士率领的研究小组研制出一种新途径，能够确定氨基酸序列已知的蛋白的结构和功能。
这是首次利用计算机程序，根据蛋白的氨基酸序列精确预测蛋白功能。Gerlt等的“in silico”预测结果被实验室酶分析和X 射线结晶学手段所证实。
研究过程大致为搜寻序列已知的蛋白的数据库，寻找氨基酸序列与未知蛋白的氨基酸序列具有很大同源性的蛋白，然后根据搜索到的与未知蛋白最为贴近的蛋白的三维结构，分析未知蛋白的功能。这种方法提高了鉴别功能未知蛋白的生物学作用的工作效率。
研究小组利用这种同源模型中得到的结构数据，进行计算机化的分子对接实验（docking experiments，生物通编者译），快速评估是否未知蛋白偏向于结合任何潜在靶标分子或底物。确定与目的蛋白相结合的底物对于了解蛋白功能非常重要。Gerlt说，不需要对3万个成分进行（实验室）研究，确定它们是否为底物，利用这种方法你只需要对10种成分进行实验。
研究人员以烯醇酶超家族为研究模型，此超家族有3000多个成员，其中绝大部份的功能不是研究的非常清楚。烯醇酶催化葡萄糖及相关成分降解为代谢所需的其它分子，它们采用相似的催化机制，但作用底物不同，因此很难检测它们的功能。（新研究发现某个烯醇酶蛋白家族的分类是错误的）。Gerlt与其同事推测他们创立的计算法能够更有效地研究这些蛋白和其它未知蛋白的功能。
 
 
图：烯醇酶BC0371及其底物N-succinyl-L-arginine的同源模拟复合体（青色）与通过X射线结晶学推测的结构（黄色）非常匹配。
注：In silico是生物信息学的新名词，是相对应于in vivo（体内）与in bitro（体外）而产生的新名词，强调使用计算机来解决生物学问题。In silico生物学是生物学与信息学的交叉学科，是产同的实验室研究在in vitro 和in vivo的合理的继承者。 原始出处： Nature Chemical Biology 3, 486-491 (2007)
doi:10.1038/nchembio.2007.11
Prediction and assignment of function for a divergent N-succinyl amino acid racemase
Ling Song1, Chakrapani Kalyanaraman2, Alexander A Fedorov3, Elena V Fedorov3, Margaret E Glasner4, Shoshana Brown4, Heidi J Imker1, Patricia C Babbitt2,4,5, Steven C Almo3, Matthew P Jacobson2 & John A Gerlt1
Abstract
The protein databases contain many proteins with unknown function. A computational approach for predicting ligand specificity that requires only the sequence of the unknown protein would be valuable for directing experiment-based assignment of function. We focused on a family of unknown proteins in the mechanistically diverse enolase superfamily and used two approaches to assign function: (i) enzymatic assays using libraries of potential substrates, and (ii) in silico docking of the same libraries using a homology model based on the most similar (35% sequence identity) characterized protein. The results matched closely; an experimentally determined structure confirmed the predicted structure of the substrate-liganded complex. We assigned the N-succinyl arginine/lysine racemase function to the family, correcting the annotation (L-Ala-D/L-Glu epimerase) based on the function of the most similar characterized homolog. These studies establish that ligand docking to a homology model can facilitate functional assignment of unknown proteins by restricting the identities of the possible substrates that must be experimentally tested.
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