【摘要】：蛋白質通常被認為可以從信使RNA翻譯而來的氨基酸無規(guī)則卷曲鏈自主折疊成特定的三維結構。折疊而成的蛋白稱為其天然狀態(tài)(或天然結構),三維結構形成的物理過程稱為蛋白質天然折疊。一個正確的天然折疊構象通常是蛋白質執(zhí)行功能必需的。但是,越來越多的研究證明,很多蛋白質整體或部分缺乏有序或穩(wěn)定的三維結構,卻依然在生物界發(fā)揮著重要的生物功能。這些蛋白或片段被稱為固有無序蛋白或固有無序區(qū)域(IDPs or IDRs),與之對應的是天然狀態(tài)下有穩(wěn)定結構的有序蛋白。雖然IDPs or IDRs在天然狀態(tài)下不折疊,但是它們常常與結合配體后經(jīng)歷無序到有序轉變,這個過程稱為折疊與結合偶聯(lián),或誘導折疊。本論文主體主要包括四個部分:(1)首先,設計了一個整合打分函數(shù)SVR_CAF從大量計算機預測模型中識別蛋白質天然結構。SVR_CAF的有效性在幾個數(shù)據(jù)集上得到驗證,與其他打分函數(shù)相比,它表現(xiàn)出相當?shù)淖R別天然結構的能力。(2)然后,從蛋白質家族結構域數(shù)據(jù)庫Pfam序列中收集了一組預測為完全無序的、但是在蛋白質結構數(shù)據(jù)庫PDB中有結構的結構域。我們對這些結構域的所有種子序列和PDB結構序列進行無序預測,結果顯示同一結構域序列的預測無序都表現(xiàn)出多樣性。進一步的研究我們將所有結構按照其可能的形成機制分為二硫鍵、離子結合、配體結合。對于同時含有單體和二聚體(多聚體)的同一蛋白,和同時結合多個配體的蛋白,我們比較了其結構并觀察到了復合物形成和結合多個配體的結構變化。(3)其后,還特別關注了配體結合的結構域,并把它們命名為無序結合結構域。我們識別到無序結合結構域三種相互作用:DNA結合、無序配體結合和有序配體結合,并對每種方式進行了詳細討論。(4)最后,我們對一組無冗余的PDB文件進行了基于溶劑可及表面積和接觸面積的無序分析,識別到更多可能包含IDPs or IDRs的蛋白復合物。我們舉例說明了固有無序在調控蛋白質-蛋白質相互作用中的重要作用,并分析了含有三個不同蛋白的復合物配體間相互作用的多樣性。總體而言,我們從大量計算模型中識別了有序蛋白天然折疊結構,從Pfam和PDB數(shù)據(jù)庫中識別了無序蛋白或無序區(qū)域的誘導折疊結構。這兩部分研究工作經(jīng)歷了“有序到無序”的過渡,是對序列-結構-功能傳統(tǒng)范式內容的重要補充。
[Abstract]:Proteins are generally thought to be able to translate from messenger RNA amino acids that are unruly curled chains that fold autonomously into specific three-dimensional structures. The folded protein is called its natural state (or natural structure), and the physical process of three-dimensional structure formation is called protein natural folding. A correct natural folding conformation is usually necessary for the protein to perform its functions. However, more and more studies have proved that many proteins lack ordered or stable three-dimensional structure, but still play an important biological function in the biological world. These proteins or fragments are called intrinsically disordered proteins or inherently disordered (IDPs or IDRs), corresponding to ordered proteins with stable structures in the natural state. Although IDPs or IDRs does not fold in a natural state, they often undergo disordered to ordered transitions after binding with ligands. This process is called folding and binding coupling, or inducing folding. The main contents of this thesis are as follows: (1) at first, an integrated scoring function, SVR_CAF, is designed to identify the natural structure of protein from a large number of computer prediction models. The validity of SVRCAF is verified on several data sets, compared with other scoring functions. It shows considerable ability to recognize natural structures. (2) then, a set of domains which are predicted to be completely disordered but have structures in protein structure database PDB are collected from Pfam sequences of protein family domain database. All seed sequences and PDB structural sequences of these domains are predicted disorderly. The results show that the prediction disorder of the same domain sequence shows diversity. We further study that all the structures can be divided into disulfide bond, ion binding and ligand binding according to their possible formation mechanism. For the same protein containing both monomer and dimer (polymer) and the protein that binds multiple ligands at the same time, we compared its structure and observed structural changes in the formation and binding of complexes to multiple ligands. (3) subsequently, Special attention is paid to ligand binding domains, which are named disorder binding domains. We identify three kinds of interactions of disordered binding domains: DNA binding, disordered ligand binding and ordered ligand binding, and discuss each way in detail. (4) finally, We analyzed a set of non-redundant PDB files based on solvent-accessible surface area and contact area and identified more protein complexes that may contain IDPs or IDRs. We illustrate the important role of inherent disorder in regulating protein-protein interactions and analyze the diversity of complex ligands containing three different proteins. In general, we identify the natural folding structures of ordered proteins from a large number of computational models, and the induced folding structures of disordered proteins or disordered regions from Pfam and PDB databases. These two parts have experienced the transition from order to disorder, which is an important supplement to the traditional paradigm of sequence-structure-function.
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q51

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王雪,宋長征;蛋白質復性的條件及影響因素[J];國外醫(yī)學(分子生物學分冊);2003年06期

2 張慧,王榮民,何玉鳳,王云普;蛋白質-多糖類復合物及其應用研究進展[J];天然產(chǎn)物研究與開發(fā);2005年03期

3 徐國恒;;蛋白質分子的結構與功能[J];生物學通報;2010年03期

4 史玉敏;;蛋白質、多肽、核酸[J];明膠科學與技術;2006年01期

5 伍喜林,楊鳳;動物體蛋白質周轉的研究方法和周轉模型[J];核農(nóng)學報;2002年03期

6 王淡兮;孫秀蘭;;蛋白質定量檢測方法的探討[J];糧食與食品工業(yè);2009年04期

7 黃永棋;劉志榮;;天然無序蛋白質:序列-結構-功能的新關系[J];物理化學學報;2010年08期

8 李春華,馬曉慧,陳慰祖,王存新;蛋白質-蛋白質對接中打分函數(shù)的研究[J];生物物理學報;2003年01期

9 楊玉芳;;蛋白質含量測定方法[J];明膠科學與技術;2007年02期

10 姜彬;;蛋白質免疫印記分析法實驗條件的研究[J];實驗技術與管理;2008年05期

相關會議論文 前3條

1 劉志榮;;天然無序蛋白質的結構柔性對結合速度的影響[A];第一屆全國生物物理化學會議暨生物物理化學發(fā)展戰(zhàn)略研討會論文摘要集[C];2010年

2 高衛(wèi)平;;原位定點可控合成高分子-蛋白質結合體及其在生物醫(yī)藥中的應用[A];2012年全國高分子材料科學與工程研討會學術論文集（上冊）[C];2012年

3 曹懷卿;劉志榮;;天然無序蛋白質結合-解離性質的影響探究[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第15分會：理論化學方法和應用[C];2014年

相關重要報紙文章 前6條

1 張曄;蛋白質的十大生理功能[N];醫(yī)藥養(yǎng)生保健報;2005年

2 志遠;蛋白質芯片研發(fā)緊鑼密鼓[N];中國醫(yī)藥報;2002年

3 記者 何德功;蛋白質互助“勾結”會致病[N];新華每日電訊;2002年

4 邰舉;“偉哥”奧妙在哪里[N];科技日報;2003年

5 杜長明;食物需巧搭配[N];市場報;2001年

6 余剛;冬季食補有忌口[N];中國醫(yī)藥報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 肖長清;基于SPR的蛋白質非共價相互作用[D];武漢大學;2012年

2 周建紅;蛋白質結構識別：從天然折疊到誘導折疊[D];蘇州大學;2015年

3 陳欣;蛋白質在不同界面的識別、吸附及穩(wěn)定性研究[D];浙江大學;2009年

4 邱智軍;蛋白質結合位點預測方法研究與應用[D];大連理工大學;2012年

5 李林;蛋白質—蛋白質對接方法的研究和應用[D];華中科技大學;2011年

6 李帥;幾種蛋白質分子功能的理論研究[D];吉林大學;2011年

7 許先進;蛋白質熱穩(wěn)定性及其與抗癌多肽和污染物分子相互作用研究[D];北京工業(yè)大學;2013年

8 常樂;蛋白質的折疊與結合機制研究[D];南京大學;2011年

9 李春華;蛋白質—蛋白質對接方法的研究[D];北京工業(yè)大學;2003年

10 高希寶;蛋白質—金屬納米粒子體系熒光增強效應及其分析應用[D];山東大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 潘群慧;多核鐵配合物通過水解途徑識別蛋白質a螺旋[D];華中科技大學;2005年

2 楊艷萍;蛋白質對接方法及其仿真技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

3 欒忠蘭;蛋白質結構柔性的計算建模研究[D];蘇州大學;2011年

4 符曉磊;死亡結構域家族蛋白質的研究[D];華中科技大學;2007年

5 李珊;蛋白質與核酸和小分子的相互作用的共振瑞利散射光譜及其分析應用[D];西南大學;2006年

6 馬曉慧;蛋白質二聚體相互作用和識別的計算機模擬[D];北京工業(yè)大學;2002年

7 陳寒林;dRMSD方法分析蛋白質結構的對稱性[D];華中科技大學;2007年

8 李景霞;共振瑞利散射法靈敏測定蛋白質[D];信陽師范學院;2010年

9 閆玉嬌;蛋白質分子三維結構表面建模的研究[D];南京航空航天大學;2013年

10 李艷梅;稀土與蛋白質之間的相互作用[D];內蒙古工業(yè)大學;2009年

，

本文編號：2188217