結(jié)構(gòu)對稱蛋白質(zhì)性質(zhì)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)的關(guān)系即第二遺傳密碼問題，長期以來是蛋白質(zhì)科學(xué)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(zhì)，揭示出了一些特殊的序列同結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性質(zhì)，加快了蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)關(guān)系研究的步伐。本論文主要針對結(jié)構(gòu)對稱蛋白質(zhì)的序列特性，序列同結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)特性以及對稱結(jié)構(gòu)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(zhì)序列和結(jié)構(gòu)的關(guān)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(zhì)結(jié)

2、構(gòu)域，提出了非線性重現(xiàn)圖方法研究它們的序列，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們隱含著序列對稱性，且與結(jié)構(gòu)對稱性一致；從PROPEAT數(shù)據(jù)庫選取了一些對稱蛋白質(zhì)折疊子，提出了相似矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣方法研究它們的序列，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們隱含著序列對稱性，且與結(jié)構(gòu)對稱性一致。這兩項工作都表明蛋白質(zhì)的對稱結(jié)構(gòu)與隱含序列對稱性有強關(guān)聯(lián)。 2）Plant Cytotoxin B家族蛋白質(zhì)有兩個對稱的Beta-trefoil結(jié)構(gòu)域。我們用改進重現(xiàn)圖方法研究它們的序列對稱性

3、，發(fā)現(xiàn)對稱蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域有不同的序列對稱度。通過計算殘基接觸密度，發(fā)現(xiàn)它們不同的序列進化速率可能導(dǎo)致了不同的序列對稱度。此外，Trefoil 單元的多序列比對，發(fā)現(xiàn)了四個三重復(fù)模塊，它們有較大的殘基相互作用數(shù)目和較小的B-Factors，我們推測它們是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)氨基酸。而且，這些模塊在Beta-trefoil 結(jié)構(gòu)中對稱分布，模塊和模塊中殘基相互作用呈現(xiàn)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(guān)鍵結(jié)構(gòu)氨基

4、酸在對稱結(jié)構(gòu)的形成中起著主導(dǎo)作用。 3）選取了Four-blade beta-propeller蛋白質(zhì)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)矩陣方法研究它們的結(jié)構(gòu)對稱性、序列對稱性和內(nèi)部殘基相互作用對稱性，以及這些對稱性之間的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果顯示，序列對稱性和內(nèi)部殘基相互作用對稱性都與結(jié)構(gòu)對稱性有強關(guān)聯(lián)性。考慮到序列對稱性較弱，內(nèi)部殘基相互作用對稱性較強以及前者與對稱結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)指數(shù)小于后者與對稱結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)指數(shù)，內(nèi)部殘基相互作用對稱性與結(jié)構(gòu)對稱性的關(guān)聯(lián)應(yīng)該強于

5、序列對稱性與結(jié)構(gòu)對稱性的關(guān)聯(lián)。為此，我們認(rèn)為內(nèi)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(xiàn)，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(jié)構(gòu)的編碼之中。 4）選取了Beta-trefoil蛋白質(zhì)，應(yīng)用重現(xiàn)圖方法研究了它們的序列對稱性。結(jié)果顯示，相同的結(jié)構(gòu)對稱度對應(yīng)于不同的序列對稱度。我們提出兩種假設(shè)：一種是雖然序列對稱度不同，但是內(nèi)部殘基相互作用對稱度相同；另一種是蛋白質(zhì)外部相互作