基于統(tǒng)計能量函數(shù)的蛋白質設計.pdf

1、蛋白質設計的目的是創(chuàng)造新的蛋白質來實現(xiàn)特定的功能，為實現(xiàn)這個目標，我們要先解決如何選擇合適的序列，使之能折疊成我們想要的特定結構。在近十年里，蛋白質設計領域取得了若干突破性進展，但序列設計方法仍存在不少問題，蛋白質設計的成功率并不高。為了克服當前方法的缺陷，我們提出一套全新的統(tǒng)計能量函數(shù)，應用于蛋白質從頭設計。這套函數(shù)的構建策略，是利用對于非冗余PDB數(shù)據(jù)庫的搜索統(tǒng)計，得到模板結構的每個殘基位點氨基酸分布和每個殘基對的氨基酸分布，以指導

2、序列選擇。我們采用自適應參數(shù)的數(shù)據(jù)庫搜索策略，使得統(tǒng)計函數(shù)既能充分考慮殘基的局部結構特征的影響，也能兼顧殘基對空間相對位置的影響，同時還盡可能縮小統(tǒng)計誤差。另外，我們在殘基暴露程度的處理、統(tǒng)計概率的背景修正方法方面做了細致的改進。利用最終的統(tǒng)計能量函數(shù)，并結合范德華能量項，我們開展了全序列從頭設計，并對設計結果進行理論和實驗檢驗。
　　在理論檢驗方面，我們選擇了40個不同折疊類型的天然蛋白作為測試集，進行了系統(tǒng)的單位點突變測試和全

3、序列設計測試，并對全序列設計結果用從頭結構預測進行測試。我們設計的序列與模板的天然序列之間，一致性大約30.3％，與經(jīng)典設計方法RosettaDesign的29.5％相當，但是設計序列的三級結構預測結果，要遠遠優(yōu)于RosettaDesign，從頭預測的結構中與設計目標一致的比例從5.8％提高到了21.1％。
　　最后，我們挑選了部分設計序列進行實驗檢驗，其中Dv_1ubq蛋白在溶液中能正確折疊成目標構象，變性溫度高達123.3℃。