预测蛋白质结构

mytiantian

科学家利用电脑模拟技术，根据一种蛋白质的基因编码，准确地预测了它是怎样折叠成三维结构的。
几乎所有的生命活动都是靠蛋白质完成的，而蛋白质的功能与它的结构密切相关。随着人类和其它动物基因组破译工作的完成，生物学研究面临的最重要的挑战之一，就是如何由这些生物大分子的基因序列预测它们的结构。如果能够做到这一点，将在所有生物技术与药物设计领域产生巨大的影响。
蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的多肽链组成的。DNA中的基因控制合成蛋白质，基因里所包含的信息，决定了蛋白质里的氨基酸的种类及其排列顺序。但是科学家们还不知道人类大部分蛋白质的结构究竟是什么样、执行什么样的功能，因为知道组成蛋白质的氨基酸序列仅仅是一个开始。
蛋白质分子的多肽链折叠成一个紧凑的三维结构。目前研究员们正在用相当繁琐的实验技术确定这种三维结构中每一个原子的位置。
利用电脑分析模拟多肽链的折叠、了解氨基酸之间怎样相互吸引或排斥，应该可以预测蛋白质的结构。但是，由于许多蛋白质有数百个或者数千个氨基酸，这个问题对于现在的电脑而言还太过复杂。
纽约州立大学石溪分校的Carlos Simmerling和他的同事们从分子量较小的蛋白质开始着手。他们研究了一种小分子量的人造蛋白质——“色氨酸笼”(Trp-cage)。这种蛋白质仅由20个氨基酸构成，是华盛顿大学的Jonathan Neidigh和同事于去年制造出来的2。大部分小分子短链结构比较松散，这种蛋白质却像大分子蛋白质一样，具有紧凑、明确的结构。Simmerling等人的预测结果，几乎完全符合华盛顿大学研究小组利用核磁共振技术测量出的这种“迷你”蛋白的形状。
在这之前有许多学者试图预测蛋白质的折叠方式，但还没有人如此详细地预测出蛋白质的最终形状。组成蛋白质的氨基酸数量越多，预测就越难。科学家现在还远远没有达到能够预测天然蛋白质的分子结构的水平。但是色氨酸笼的预测成功，至少说明我们目前已掌握了这项研究的正确方法。

References:
　　1. Simmerling, C., Strockbine, Strockbine & Roitberg, A. E. All-atom structure prediction and folding simulations of a stable protein. Journal of the American Chemical Society, 124, 11258 - 11259, (2002). |HomePage|
　　2. Neidigh, J. W., Fesinmeyer, R. M. & Andersen, N. H. Designing a 20-residue protein. Nature Structural Biology, 9, 425 - 430, (2002). |Article|

shijs

老了点。