基于統(tǒng)計能量函數(shù)的蛋白質(zhì)設(shè)計.pdf

1、蛋白質(zhì)設(shè)計的目的是創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)來實現(xiàn)特定的功能，為實現(xiàn)這個目標(biāo)，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(jié)構(gòu)。在近十年里，蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域取得了若干突破性進展，但序列設(shè)計方法仍存在不少問題，蛋白質(zhì)設(shè)計的成功率并不高。為了克服當(dāng)前方法的缺陷，我們提出一套全新的統(tǒng)計能量函數(shù)，應(yīng)用于蛋白質(zhì)從頭設(shè)計。這套函數(shù)的構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dǎo)

2、序列選擇。我們采用自適應(yīng)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(jié)構(gòu)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(xì)致的改進。利用最終的統(tǒng)計能量函數(shù)，并結(jié)合范德華能量項，我們開展了全序列從頭設(shè)計，并對設(shè)計結(jié)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(shè)計測試，并對全序列設(shè)計結(jié)果用從頭結(jié)構(gòu)預(yù)測進行測試。我們設(shè)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(shè)計方法RosettaDesign的29.5％相當(dāng)，但是設(shè)計序列的三級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于RosettaDesign，從頭預(yù)測的結(jié)構(gòu)中與設(shè)計目標(biāo)一致的比例從5.8％提高到了21.1％。
　　最后，我們挑選了部分設(shè)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(biāo)構(gòu)象，變性溫度高達(dá)123.3℃。