結構對稱蛋白質性質研究.pdf

1、蛋白質序列和結構的關系即第二遺傳密碼問題，長期以來是蛋白質科學研究的熱點和難點問題。近年來，許多研究者通過研究一些特殊蛋白質，揭示出了一些特殊的序列同結構的關聯(lián)性質，加快了蛋白質序列和結構關系研究的步伐。本論文主要針對結構對稱蛋白質的序列特性，序列同結構的關聯(lián)特性以及對稱結構的形成機制展開了系統(tǒng)研究，此項研究工作有助于深入了解蛋白質序列和結構的關系。本論文從四個方面展開了研究工作： 1）選取了α、β和αβ類中的一些對稱蛋白質結

2、構域，提出了非線性重現圖方法研究它們的序列，結果發(fā)現它們隱含著序列對稱性，且與結構對稱性一致；從PROPEAT數據庫選取了一些對稱蛋白質折疊子，提出了相似矩陣和關聯(lián)矩陣方法研究它們的序列，結果發(fā)現它們隱含著序列對稱性，且與結構對稱性一致。這兩項工作都表明蛋白質的對稱結構與隱含序列對稱性有強關聯(lián)。 2）Plant Cytotoxin B家族蛋白質有兩個對稱的Beta-trefoil結構域。我們用改進重現圖方法研究它們的序列對稱性

3、，發(fā)現對稱蛋白質結構域有不同的序列對稱度。通過計算殘基接觸密度，發(fā)現它們不同的序列進化速率可能導致了不同的序列對稱度。此外，Trefoil 單元的多序列比對，發(fā)現了四個三重復模塊，它們有較大的殘基相互作用數目和較小的B-Factors，我們推測它們是關鍵結構氨基酸。而且，這些模塊在Beta-trefoil 結構中對稱分布，模塊和模塊中殘基相互作用呈現出三對稱性，且與Trefoil 單元的三對稱性吻合。我們由此推測，這些對稱的關鍵結構氨基

4、酸在對稱結構的形成中起著主導作用。 3）選取了Four-blade beta-propeller蛋白質，應用關聯(lián)矩陣方法研究它們的結構對稱性、序列對稱性和內部殘基相互作用對稱性，以及這些對稱性之間的關聯(lián)性。結果顯示，序列對稱性和內部殘基相互作用對稱性都與結構對稱性有強關聯(lián)性。考慮到序列對稱性較弱，內部殘基相互作用對稱性較強以及前者與對稱結構的關聯(lián)指數小于后者與對稱結構的關聯(lián)指數，內部殘基相互作用對稱性與結構對稱性的關聯(lián)應該強于

5、序列對稱性與結構對稱性的關聯(lián)。為此，我們認為內部殘基相互作用對稱性包含對稱和非對稱殘基兩部分的貢獻，因為兩者都有可能享有對稱的相互作用，這也說明了非對稱殘基以對稱的相互作用參與到對稱結構的編碼之中。 4）選取了Beta-trefoil蛋白質，應用重現圖方法研究了它們的序列對稱性。結果顯示，相同的結構對稱度對應于不同的序列對稱度。我們提出兩種假設：一種是雖然序列對稱度不同，但是內部殘基相互作用對稱度相同；另一種是蛋白質外部相互作