跨膜区分析
蛋白质序列分析
蛋白质序列、性质、功能和结构分析基于网络的蛋白质序列检索与核酸类似，从NCBI或利用SRS系统从EMBL检索。
1、疏水性分析ExPASy的ProtScale程序（/cgi-bin/protscale.pl）可用来计算蛋白质的疏水性图谱。
输入的数据可为蛋白质序列或SWISS-PROT数据库的序列接受号。
也可用BioEdit、DNAMAN等软件进行分析。
2、跨膜区分析蛋白质跨膜区域分析的网络资源有：TMPRED：/software/TMPRED_form.htmlPHDhtm:http:www.embl-heidelberg.de/Services/sander/predictprotein/predictpro tein.htmlMEMSAT: ftp://3、前导肽和蛋白质定位一般认为，蛋白质定位的信息存在于该蛋白自身结构中，并且通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达。
这就是信号肽假说的基础。
这一假说认为，穿膜蛋白质是由mRNA编码的。
在起始密码子后，有一段疏水性氨基酸序列的RNA片段，这个氨基酸序列就称为信号序列（signal sequence）。
蛋白质序列的信号肽分析可联网到http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP/或其二版网址http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP-2.0/。
该服务器也提供利用e-mail进行批量蛋白质序列信号肽分析的方案（http://genome.cbs.dtu.dk/services /SignalP/mailserver.html），e-mail 地址为signalp@ genome.cbs.dtu.dk。
蛋白质序列中含有的信号肽序列将有助于它们向细胞内特定区域的移动，如前导肽和面向特定细胞器的靶向肽。
在线粒体蛋白质的跨膜运输过程中，通过线粒体膜的蛋白质在转运之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽或引肽（leader peptide）共同组成。
蛋白质结构与功能分析
三、真核生物基因结构的预测分析1、蛋白质理化性质分析蛋白质理化性质是蛋白质研究的基础，分析包括分子质量、理论等电点（pI值）、氨基酸组成、原子组成、呈色反应、胶体沉淀、蛋白质的变形和复性、消光系数、半衰期、不稳定系数、脂肪系数和总平均疏水性等分析工具：ProtParam 工具/tools/protparam.htmlProtParam是基于蛋白质序列的组分分析，氨基酸亲疏水性等分析为高级结构预测提供参考分析方法（1）查找蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号可以在UniProt（ /uniprot/index.html）中查找。
UniProt是欧洲生物信息学研究所EBI 将3个蛋白质数据库（即PIR 、SWISS-PROT和TrEMBL）统一起来而建立了一个蛋白质数据仓库在搜索框输入蛋白质名称（如Pichia pastoris Agglutinin-like protein 3）→Find（2）如果需要分析的蛋白是SWISS-PROT和TrEMBL数据库中已收录的蛋白质，则在输入蛋白质的Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)→点击“Compute parameters”（3）如果需要分析的是未知序列，则需在搜索框中粘贴氨基酸序列，返回结果即可得出结果分析：2、跨膜区分析使用工具：TMpredTMpred，它依靠一个跨膜蛋白数据库Tmbase（Hofmann和Stoffel，1993）。
Tmbase来源与Swiss-Prot库，并包含了每个序列的一些附加信息：跨膜结构区域的数量、跨膜结构域的位置及其侧翼序列的情况。
Tmpred利用这些信息并与若干加权矩阵结合来进行预测。
分析方法Tmpred的Web界面十分简明。
用户将单字符序列输入查询序列文本框，并可以指定预测时采用的跨膜螺旋疏水区的最小长度和最大长度。
基于小波分析的膜蛋白跨膜区预测方法研究
基于小波分 析的膜蛋 白跨膜 区预测 方法研 究
肖 玮 李 宏
（ 中南大 学信 息科 学 与 工程 学院 ， 长沙 ４ ０ ８ ） １０ ３
Ｅ－ ｉ： ｉｏｄ ｎ ｉ＠ｇ ｉｃ ｒ ｍａｌｘａ ．ｅ ｎｓ ｍａｌ ｏ ．ｎ
摘 要 文章基于 离散 小波变换提 出了一种 用于预测膜 蛋 白跨膜 区数 目和位置 的新 方法 。以代码 为 １ １ Ｑ ６的膜蛋 白为
Ｂａ ｅ ｎ Ｄｉｃ ｅ ｅ Ｗ ａ ｅｅ ａ ｓｏ ｍ ｓ ｄ ｏ ｓ ｒ ｔ ｖ ｌｔ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ
Ⅺ ａ ｅ ＬｉＨｏ ｇ ０Ｗ ｉ ｎ
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ｐｅｉ ｎ ｒｙＴ ｅ ｂ ｓ ｅｃ ｉｇ ｈｅ ｅｋ ａｕ ｔａ ｒｐｅ ｅ ｔ ｔｅ ｅｉ ｃ ｒ ｐｅ ｉｔｄ ａ ｏ ｅ ｔ ｃ ｒａｎ ｅ ｔｎ ｒｌ ｍｉａｉ ． ｎ ｙ ｔ ｔｈｎ ｔ ｐ ａ ｖ ｌｅ ｈ ｔ ｅ ｒｓ ｎｓ ｈ ｈ ｌ ｌｈ ｒ ｘ ｏｅ ｒｄｃｅ ｂ ｖ ， ｏ ｅｔｉ ｘｅ ｔ
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基于小波变换的膜蛋白跨膜螺旋区段预测分析
ＹＵ ｎ。Ｗ ＡＮＧ ｕ ｎ － ｎ Ｂｉ Ｇ ａ ｇ ｂｉ
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维普资讯
第２ ９卷 第 ２ 期
２０ ０ ８年 ４ 月
青 岛 科 技 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ）
Ｖ １ ９Ｎｏ２ ｏ． ． ２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｄ ｏＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔ ｒｌ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ ‘Ａｐ． ０ ８ ｏ ｒ ａ ｏ ｇ ａ ｉ ｓ ｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｉ ｏ ） Ｑｉ ｅ ｔ Ｓ ｅ ｅ Ｅ ｉ ｒ２０
细 胞 是 有 机 体 结 构 与 生 命 活 动 的 基 本 单
知 的膜蛋 白序列个 数与 已知 的膜 蛋 白结 构个数 之 间存 在着 巨大差 距 ， 大 大制 约 了对 膜Fra bibliotek蛋 白功 能 这
的深 入研究 。
位［ 。在 细胞 中 占 了所 有 蛋 白总 数 ２ ～ ３ １ ］ ０ Ｏ 的膜蛋 白 ， 在细 胞 的 生命 活动 中扮演 着 极 其重 要
关 键 词 ：小波 变 换 ；膜 蛋 白 ；跨 膜 螺 旋 区段
中图分类 号 ： ７ Ｏ １４
文献标 识码 ： Ａ
Ａｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｓ ｅ ｂｒ ｎ ｌｃ ｌＳ ｇ ｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｆ Ｔｒ ｎ ｍ ｍ ａ ｅ Ｈｅ ｉａ ｅ ｍ ｎ ｓ ｉ
影响物质跨膜运输的因素及曲线分析
影响物质跨膜运输的因素及曲线分析物质跨膜运输的方式有自由扩散、协助扩散和主动运输，因其特点各异，所以相应的影响因素和曲线就各有不同。
一、影响跨膜运输的因素1、自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2、影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差；（2）细胞膜上相应载体的数量。
3、影响主动运输的因素：（1）载体的种类和数量；（2）能量。
二、影响物质运输速率的曲线分析1、浓度（在一定范围内）对运输速率的影响曲线：（1）自由扩散的运输方向是由高浓度一侧到低浓度一侧，其动力是两侧溶液的浓度差，在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率越大。
（2）协助扩散或主动运输的共同特点是都需要载体协助，在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，到达一定物质浓度时，由于受膜上载体数量的限制，运输速率不再随浓度增大而增大。
2、氧气浓度对物质运输速率的影响曲线：（1）自由扩散和协助扩散统称为被动运输，其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差，不需要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓度增大而改变。
（2）主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量，在氧气浓度为零时，通过细胞无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生能量较少，所以运输速率较低，在一定范围内随氧气浓度升高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，所以运输速率不断加快，当氧气浓度足够高时，能量供应充足，但由于受到载体数量的限制，运输速率不再随氧气浓度增大而加快。
三、解题技巧◆渗透方向及浓度大小的判断1．判断溶剂渗透的总方向(1)若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。
(2)若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。
2．判断半透膜两侧溶液浓度大小若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
(完整)物质跨膜运输分析
(完整)物质跨膜运输分析物质跨膜运输的实例本节重点:观察植物细胞质壁分离和复原考点：1.渗透装置的原理：渗透作用（了解其发生条件）等渗是一种特殊的渗透作用（半透膜两侧浓度相等)实验室中的渗透装置涉及到高度差（平衡后高度越高，对应的浓度越大）2。
动物细胞吸水和失水（利用其吸水涨破的特性，进行制备细胞膜的实验）3.植物细胞的吸水和失水（由于某些植物细胞存在大液泡，会把细胞质挤成很薄的一层，所以植物细胞失水时会发生质壁分离的现象，注意这里的质是指的原生质层）4、植物细胞质壁分离和复原是细胞各个结构对应的名称，注意实验中的外界溶液为0。
3g/ml的蔗糖,选材是洋葱鳞片叶外表皮细胞（洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡是紫色，失水后和外界溶液有色差便于观察）应用:用黑藻叶片进行质壁分离实验（黑藻叶片中的叶绿体显绿色，液泡中细胞液的颜色接近无色,两者之间有颜色差异,因此叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察）5．判断细胞能否发生质壁分离与复原(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
（2）从溶液角度分析①在一定浓度(溶质不能透膜）的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。
②在一定浓度（溶质可透膜）的溶液(如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。
6。
不同试剂对质壁分离和复原的影响分析（1）若使用浓度过高的蔗糖溶液，则质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，使细胞过度失水而死亡。
（2)若使用合适质量浓度的KNO3，NaCl、尿素、葡萄糖、乙二醇溶液，因为这些物质均可被细胞吸收,使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。
但浓度过高会使细胞失水过多而死亡.（3)若使用质量浓度为1 mol·L－1的醋酸溶液,则不发生质壁分离及复原现象。
蛋白质序列分析
/protscale/
利用BioEdit软件分析 软件分析 利用
5. Coil区分析 区分析 蛋白质中由2-7条 螺旋链相互缠绕形成类似麻花状结 蛋白质中由 条α螺旋链相互缠绕形成类似麻花状结 构的总称； 构的总称； 主要存在形式是2-5条相互缠绕形成的平行或反平行 主要存在形式是 条相互缠绕形成的平行或反平行 同寡聚体或异寡聚体； 同寡聚体或异寡聚体； 是控制蛋白质寡聚化的元件，转录因子、骨架蛋白、 是控制蛋白质寡聚化的元件，转录因子、骨架蛋白、 动力蛋白、膜蛋白、酶等； 动力蛋白、膜蛋白、酶等； 七肽重复区。 七肽重复区。 例，使用COILS服务器分析 使用 服务器分析 /software/COILS_form.html
第五章 蛋白质序列分析
蛋白质序列的基本性质分析
理化性质分析，疏水性分析，跨膜区分析，信号肽预测， 理化性质分析，疏水性分析，跨膜区分析，信号肽预测， Coil区分析，亚细胞定位 区分析， 区分析
结构域分析及motif搜索 搜索 结构域分析及 空间结构预测
二级结构及三级结构预测， 二级结构及三级结构预测，结构预测方法评价
模建评 价
比对、模建、 比对、模建、 模板选择
四级结构 模建日志 配合物模 建日志
通过CPHmodels同源模建 同源模建 通过 http://www.cbs.dtu.dk/services/CPHmodels/
（2）折叠识别 ） 原理：将序列“ 原理：将序列“穿”入已知的各种蛋白质折叠子骨架 内，通过目的蛋白序列与已知折叠子的逐一比对，计 通过目的蛋白序列与已知折叠子的逐一比对， 算出未知结构序列折叠成各种已知折叠子的可能性； 算出未知结构序列折叠成各种已知折叠子的可能性； 折叠子一般包括一个或多个蛋白质超家族； 折叠子一般包括一个或多个蛋白质超家族； 每个折叠子的结构内核有确定的结构特征； 每个折叠子的结构内核有确定的结构特征； 基于序列同源性很低的蛋白质都可能存在结构相同的 折叠子进行预测。 折叠子进行预测。 例，通过PHYRE系统进行折叠识别预测 通过 系统进行折叠识别预测 /~phyre/index.cgi （3）从头预测 ）
跨膜区
1.膜蛋白有胞外区、跨膜区、胞内区。
跨膜区就是蛋白在细胞膜内的部分。
有的蛋白只有一个跨膜区，有的会有很多个跨膜区。
2，肽段可以既扮演信号肽作用，到了目的地发挥定位锚定作用的。
不是绝对的信号肽最终都要被剪切掉的3信号肽signal peptide：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移（定位）的N-末端的氨基酸序列（有时不一定在N端），至少含有一个带正电荷的氨基酸，中部有一高度疏水区以通过细胞膜。
信号肽假说认为，编码分泌蛋白的mRNA在翻译是首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽，它被内质网膜上的受体识别并与之相结合。
信号肽经由膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔，随机被位于腔表面的信号肽酶水解，由于它的引导，新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内，最终被分泌到胞外。
4.信号肽-指在新合成的多肽链中用于指导蛋白质跨膜运输的氨基酸残基序列只有通过预测该蛋白有没有信号肽或跨膜域来判断该蛋白是膜蛋白或可溶性蛋白。
5．原核生物的蛋白运输机制原核生物细胞的结构比较简单，一般由细胞膜、细胞壁及周质空间等构成。
在细胞内合成的蛋白质需要通过转运到细胞的特定位置或分泌到细胞外行使其功能。
目前基于信号肽的蛋白运输途径研究主要有Sec途径和Tat途径。
基于信号肽的运输基本过程如下：核糖体上合成的新生肽，通过胞质中的各种定向伴侣蛋白识别N端信号肽，并引导其运送到膜上的移位机器上；使蛋白插入膜上或跨过膜分泌到膜外，此过程需要ATP或质子动力（pmf）供应能量；最后信号肽被剪除，蛋白折叠成正确构象。
1 信号肽及阻留(retention)信号此类信号决定新产生的蛋白运送到细胞的特定位置。
1.1 信号肽一般包括三个区域：N域、H域及C域。
现在鉴定的信号肽有：由SPaseI作用的信号肽I（通用的Sec信号肽），由SPaseII作用的信号肽II（脂蛋白的信号肽）及含模体R/K-R-x-#-#（＃为蔬水残基）的Tat信号肽。
1.2 各种运输到细胞特定结构上的蛋白有以下几种阻留信号：⑴跨膜域；⑵脂修饰作用（革兰氏阳性菌的脂蛋白经脂修饰后固定于外膜表面）；⑶细胞壁结合重复序列；⑷共价结合到细胞壁（一般N端有信号肽，C端有LPXGT/NPQTN的模体）。
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2
步骤一： 打开在线工具，http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/
步骤二：提交序列
步骤三：参数设置
参数介绍：
Extensive, with graphics（图形化 显示）
Extensive, no graphics （不以图形 化显示）
One line per protein（每个蛋白遵 行显示）
步骤四：显示结果
结果解读
结果显示： P8蛋白的1--405位氨 基酸位于细胞膜表面， 406--426位氨基酸之 间形成一个典型的跨 膜螺旋区。
Hale Waihona Puke 结果显示：与该蛋白的疏水性区 域分析结果基本一致， 表明P8蛋白可能是一 个与细胞信号传导有 关的膜受体蛋白。
跨膜区分析(TMHMM）
SIB
跨膜区分析(TMHMM）
蛋白质含有跨膜区，提示它可能作为膜受体起作用，也可能是定位在膜上的膜 蛋白的膜锚定蛋白或离子通道蛋白。 跨膜区常见的分析软件有TMHMM.TMPERD.TMP。TMHMM是一个基于马 尔可夫模型预测跨膜螺旋的程序，它综合了跨膜区疏水性、电荷偏倚、螺旋长 度和膜蛋白拓扑学限制等性质，可对跨膜区及膜内外区进行整体预测。由于其 在区分可溶性蛋白和膜蛋白方面尤为见长，故常用于判定一个蛋白是否为膜蛋 白。