人SEPT 9蛋白序列特性和结构建模研究(3)
ExPASy（Expert Protein Analysis System）提供了3种不同的三级结构预测方法：第一类为同源模建方法(Homologous Modeling)，该方法需要有结构已知的同源模版序列，包括Swiss-model、3Djigsaw、Cphmodels、ESyPred3D、Geno3d；第二类为折叠识别方法（Threading），又称穿针引线法，包括Phyre、Fugue、HHpred、Libellula、LOOPP、SAM-T02、Threader、SWEET；第三类为从头计算方法(Ab initio prediction)，该方法只需要蛋白质序列即可进行结构预测，然而由于巨大的计算量，这种方法并不实用。目前这类方法有HMMSTR/Rosetta，但该程序只支持小于150 aa的氨基酸序列。目前三级结构建模可靠性和效率最高的方法为同源建模法，因此本文利用同源建模预测了SEPT9蛋白的三级结构，为分析蛋白活性位点奠定基础。
利用生物信息学分法预测蛋白质分子表面配体结合区域，研究其与药物小分子或蛋白质之间的互作，为合理药物分子设计提供帮助，同时也可以揭示蛋白质分子的功能。在蛋白质复合体三文结构已知的情况下，就可以识别蛋白质活性位点。本研究以生物信息学方法对人SEPT9蛋白亚家族进行序列特征分析、进化分析、二级结构、三级结构以及活性位点分析，旨在通过结构了解其功能，并为治疗该基因突变引起的人类疾病提供理论基础。
1 材料和方法
1.1 数据来源
在美国国立信息技术中心NCBI数据库中查询下载人SEPT 9蛋白序列，共20条。
1.2 人SEPT 9蛋白同源性比较、聚类分析及理化性质分析
利用DNAman软件对获得的SEPT9蛋白序列进行系统发育树构建，并按其功能域结合系统树进行分类。利用Protparam（http://expasy.org/ proteomics）工具预测蛋白质序列的氨基酸组成、等电点、吸光系数、脂肪指数、总亲水性等。
1.3 磷酸化位点、信号肽预测、和亚细胞定位分析
利用ProtComp v9.0和TargetP 1.1 Server进行亚细胞定位分析，SignalP 4.0 Server
软件对其氨基酸前导肽进行信号肽预测，NetPhos 2.0 Server 预测磷酸化作用点。
1.4 跨膜区、紊乱区和球蛋白区预测
利用TMHMM软件和TMPred工具分析蛋白质序列的跨膜区和跨膜方向，利用GlobPlot软件（http://globplot.embl.de/）分析蛋白序列中的紊乱区和球蛋白区。
1.5 SEPT 9蛋白的进化分析
将人SEPT 9蛋白与其近缘哺乳动物及其他物种（线虫、果蝇和酿酒酵母）SEPT 9蛋白序列利用DNAman进行多序列比对并构建进化树。
1.6 二级结构、三级结构预测及建模结构的评估
利用SOPMA工具预测蛋白质的二级结构。利用同源模建方法(Homologous Modeling)， 包括Swiss-model、Geno3d；和折叠识别方法（Threading），包括Phyre、HHpred，进行三级结构预测。采用SWISS-MODEL的Structure assessment和SAVS(Structural Analysis and Verification Server)程序评估模建结果。
1.7 活性位点信息分析
采用在线软件CASTp软件（http://sts.bioengr.uic.edu/castp/view/ viewer.php）进行活性位点分析，均采用软件默认参数。
2 结果与分析
2.1 人SEPT 9蛋白同源性比较及聚类分析
在NCBI蛋白质数据库中，查询下载获得了20条人SEPT 9蛋白均定位于17q25，其中有些氨基酸序列相同，最终可得到9条不同的蛋白序列。将这些蛋白序进行多序列比对分析，并利用邻接法构建进化树（图1）。结果表明，9条序列的相似度为62.80%，序列分化较小，表明它们都在执行非常相似的功能。通过对获得的9种人SEPT9蛋白的保守结构域分析(图2）可知：这9种人SEPT 9蛋白序列均有Ras_Like_GTPase superfamily 保守结构域，其功能与信号传导有关，并且多数与CDC_SEPT保守结构域一致，可能与细胞质分离、细胞内物质运输、细胞周期的调控与凋亡有关，另外在保守区也存在一些其他功能区域如G1～G5 box域，GTPase 结合位点等。其中>gi|164698494 (septin-9 isoform a)、>gi|164698498(septin-9 isoform b)、>gi|116256489(septin-9 isoform c)、>gi|90651998均含有MCLC superfamily保守结构域，其功能与氯离子在脂双分子层间传递相关；gi|578830271含有TrbI superfamily保守结构域，该结构域可提高细菌结合时结合效率。根据保守结构域的不同，将获得的SEPT 9蛋白分为三个小组并拟命名：常规SEPT9蛋白、MCLC- SEPT9蛋白、TrbI-SEPT9蛋白。
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