蛋白质序列分析课件
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一 、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 • Coil区分析 • 亚细胞定位
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3
蛋白质序列分析
蛋白质理化性质分析
• Protparam 工具
计算以下物理化学性质：
• 相对分子质量 理论 pI 值 • 氨基酸组成 原子组成 • 消光系数 半衰期 • 不稳定系数 脂肪系数 • 总平均亲水性
• C-region包含信号肽酶(SPase)的剪切位点，在剪切 位点的-1位和-3位上多为中性的丙氨酸，该区域 也称为富含丙氨酸区域.
• 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列 • 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
• 如果分析新序列：
• 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
氨基酸标度
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
打开protein.txt，
将一条蛋白质序列
图形结果
文本结果
序列
参数
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每个位置的得分
14
蛋白质序列分析
跨膜区分析
• 膜蛋白不溶于水,分离纯化困难,不容易生长晶体, 很 难确定其结构
• 膜蛋白跨膜区可能作为膜受体, 也可能是定位在膜 上的锚定蛋白或离子通道蛋白
• 预测跨膜螺旋主要基于已知的跨膜螺旋信息, 应用 统计模型或神经网络方法
跨膜蛋白数据库Tmbase 1.来源于Swiss-Prot数据库, 提供如跨膜结构区的
数量、位置及其侧翼序列等信息。
2.数据库下载地址：
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16
蛋白质序列分析
跨膜区实例分析
• 使用TMHMM server 2.0对水稻瘤矮病毒 （RGDV）外层衣壳 P8蛋白进行跨膜区分析 。
• TMHMM基于隐马尔可夫模型预测，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。
粘贴在搜索框中
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11
计算窗口（7-11） 相对权重值
权重值变化趋势
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12
蛋白质序列分析
输出结果Байду номын сангаас
• 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号—分不同的功能域肽段
功能域
用户自定义区段
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13
蛋白质序列分析
• 点击不同功能域或直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果 • 蛋白质序列疏水区域分布预测图
蛋白质序列分析
2005 《基因表达序列标签（EST） 数据分析手册》第八章
吴祖建等 2011 《生物信息学分析实践》 第五章
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1
蛋白质序列分析
• 蛋白质序列结构信息
• 蛋白质序列的基本性质分析 • 结构域分析及motif搜索 • 蛋白质二级结构 • 蛋白质三级结构
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2
蛋白质序列分析
• TMHMM在区分可溶性蛋白和膜蛋白方面尤为见 长，常用于判定一个蛋白是否为膜蛋白。
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17
贴入RGDVp8.txt蛋 白质序列
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18
1. P8蛋白的1~405位氨基酸位于细胞膜表面 2. 406~425位氨基酸形成一个典型的跨膜螺旋区
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19
蛋白质序列分析
信号肽预测
Met (M) 1.9
Asp (D) -3.5
Ala (A) 1.8
Gln (Q) -3.5
Gly (G) -0.4
Glu (E) -3.5
Thr (T) -0.7
Lys (K) -3.9
Ser (S)
-0.8
Arg 学习交流PPT (R)
-4.5
10
蛋白质序列分析
主要选项/参数
序列在线提交形式：
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4
蛋白质序列分析
主要选项/参数
序列在线提交形式： • 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列
• 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
• 如果分析新序列：
• 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
理论 pI 值
氨基酸组成
原子组成
分子式
总原子数
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7
蛋白质序列分析
消光系数
半衰期
不稳定系数
脂肪系数
总平均亲水性
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8
蛋白质序列分析
蛋白质疏水性分析
• ProtScale工具
• 氨基酸标度
• 表示氨基酸在某种实验状态下相对其他氨基酸在某些性 质的差异，如疏水性、亲水性等
• 收集50多个文献中提供的氨基酸标度 • 默认值为Hphob. Kyte & Doolittle，做疏水性分析
打开protein.txt，
将一条蛋白质序列
粘贴在搜索框中
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5
蛋白质序列分析
输出结果
• 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号—分不同的功能域肽段
功能域
用户自定义区段
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6
蛋白质序列分析
点击不同功能域或是以直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果
氨基酸数目 相对分子质量
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9
20种氨基酸的疏水K-D标度
氨基酸 K-D标度 氨基酸 K-D标度
Ile (I)
4.5
Trp (W) -0.9
Val (V) 4.2
Tyr (Y) -1.3
Leu (L) 3.8
Pro (P) -1.6
Phe (F) 2.8
His (H) -3.2
Cys (C) 2.5
Asn (N) -3.5
• 蛋白质合成后要运送到细胞中不同的部位，有的 蛋白质要通过内质网膜进入内质网腔内，最终成 为分泌蛋白。
• 分泌蛋白的N端都有一段约15~35个氨基酸的疏水 性肽段，其功能是引导蛋白质多肽链穿过内质网 膜进入腔内，称为信号肽（signal peptide）。
• 按照氨基酸组成及其位置特征，可将信号肽分为4 大类：
• 使用单一的预测软件准确性不太高, 综合不同的软 件预测结果并结合疏水性图, 可以获得较好的预测, 对于跨膜螺旋和膜向性预测准确率达80%~95%
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15
蛋白质序列分析
跨膜区在线分析工具
名称 TMHMM Tmpred
TMP
网址
说明 判定是否是膜蛋白 预测跨膜片断
用多序列比对方法预测 跨膜区
1. 分泌信号肽
2. 脂蛋白信号肽
3. Pilin-like信号肽 4. 细菌素和细菌素信号肽
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20
蛋白质序列分析
• 信号肽主要由三个domain组成：N-region、Hregin和C-region.
• N-region为正电荷区域，至少含有一个精氨酸(R) 或赖氨酸(K).
• H-region为疏水核，一般长为12~14个氨基酸.
• 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
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3
蛋白质序列分析
蛋白质理化性质分析
• Protparam 工具
计算以下物理化学性质：
• 相对分子质量 理论 pI 值 • 氨基酸组成 原子组成 • 消光系数 半衰期 • 不稳定系数 脂肪系数 • 总平均亲水性
• C-region包含信号肽酶(SPase)的剪切位点，在剪切 位点的-1位和-3位上多为中性的丙氨酸，该区域 也称为富含丙氨酸区域.
• 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列 • 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
• 如果分析新序列：
• 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
氨基酸标度
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
打开protein.txt，
将一条蛋白质序列
图形结果
文本结果
序列
参数
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每个位置的得分
14
蛋白质序列分析
跨膜区分析
• 膜蛋白不溶于水,分离纯化困难,不容易生长晶体, 很 难确定其结构
• 膜蛋白跨膜区可能作为膜受体, 也可能是定位在膜 上的锚定蛋白或离子通道蛋白
• 预测跨膜螺旋主要基于已知的跨膜螺旋信息, 应用 统计模型或神经网络方法
跨膜蛋白数据库Tmbase 1.来源于Swiss-Prot数据库, 提供如跨膜结构区的
数量、位置及其侧翼序列等信息。
2.数据库下载地址：
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蛋白质序列分析
跨膜区实例分析
• 使用TMHMM server 2.0对水稻瘤矮病毒 （RGDV）外层衣壳 P8蛋白进行跨膜区分析 。
• TMHMM基于隐马尔可夫模型预测，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。
粘贴在搜索框中
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计算窗口（7-11） 相对权重值
权重值变化趋势
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蛋白质序列分析
输出结果Байду номын сангаас
• 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号—分不同的功能域肽段
功能域
用户自定义区段
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蛋白质序列分析
• 点击不同功能域或直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果 • 蛋白质序列疏水区域分布预测图
蛋白质序列分析
2005 《基因表达序列标签（EST） 数据分析手册》第八章
吴祖建等 2011 《生物信息学分析实践》 第五章
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1
蛋白质序列分析
• 蛋白质序列结构信息
• 蛋白质序列的基本性质分析 • 结构域分析及motif搜索 • 蛋白质二级结构 • 蛋白质三级结构
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2
蛋白质序列分析
• TMHMM在区分可溶性蛋白和膜蛋白方面尤为见 长，常用于判定一个蛋白是否为膜蛋白。
学习交流PPT
17
贴入RGDVp8.txt蛋 白质序列
学习交流PPT
18
1. P8蛋白的1~405位氨基酸位于细胞膜表面 2. 406~425位氨基酸形成一个典型的跨膜螺旋区
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19
蛋白质序列分析
信号肽预测
Met (M) 1.9
Asp (D) -3.5
Ala (A) 1.8
Gln (Q) -3.5
Gly (G) -0.4
Glu (E) -3.5
Thr (T) -0.7
Lys (K) -3.9
Ser (S)
-0.8
Arg 学习交流PPT (R)
-4.5
10
蛋白质序列分析
主要选项/参数
序列在线提交形式：
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4
蛋白质序列分析
主要选项/参数
序列在线提交形式： • 如果分析SWISS-PORT和TrEMBL数据库中序列
• 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
• 如果分析新序列：
• 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
理论 pI 值
氨基酸组成
原子组成
分子式
总原子数
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消光系数
半衰期
不稳定系数
脂肪系数
总平均亲水性
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蛋白质序列分析
蛋白质疏水性分析
• ProtScale工具
• 氨基酸标度
• 表示氨基酸在某种实验状态下相对其他氨基酸在某些性 质的差异，如疏水性、亲水性等
• 收集50多个文献中提供的氨基酸标度 • 默认值为Hphob. Kyte & Doolittle，做疏水性分析
打开protein.txt，
将一条蛋白质序列
粘贴在搜索框中
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蛋白质序列分析
输出结果
• 输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号—分不同的功能域肽段
功能域
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点击不同功能域或是以直接粘贴氨基酸序列的方式得到以下结果
氨基酸数目 相对分子质量
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20种氨基酸的疏水K-D标度
氨基酸 K-D标度 氨基酸 K-D标度
Ile (I)
4.5
Trp (W) -0.9
Val (V) 4.2
Tyr (Y) -1.3
Leu (L) 3.8
Pro (P) -1.6
Phe (F) 2.8
His (H) -3.2
Cys (C) 2.5
Asn (N) -3.5
• 蛋白质合成后要运送到细胞中不同的部位，有的 蛋白质要通过内质网膜进入内质网腔内，最终成 为分泌蛋白。
• 分泌蛋白的N端都有一段约15~35个氨基酸的疏水 性肽段，其功能是引导蛋白质多肽链穿过内质网 膜进入腔内，称为信号肽（signal peptide）。
• 按照氨基酸组成及其位置特征，可将信号肽分为4 大类：
• 使用单一的预测软件准确性不太高, 综合不同的软 件预测结果并结合疏水性图, 可以获得较好的预测, 对于跨膜螺旋和膜向性预测准确率达80%~95%
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蛋白质序列分析
跨膜区在线分析工具
名称 TMHMM Tmpred
TMP
网址
说明 判定是否是膜蛋白 预测跨膜片断
用多序列比对方法预测 跨膜区
1. 分泌信号肽
2. 脂蛋白信号肽
3. Pilin-like信号肽 4. 细菌素和细菌素信号肽
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20
蛋白质序列分析
• 信号肽主要由三个domain组成：N-region、Hregin和C-region.
• N-region为正电荷区域，至少含有一个精氨酸(R) 或赖氨酸(K).
• H-region为疏水核，一般长为12~14个氨基酸.