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研究生:廖心宜
研究生(外文):Hsin-I Liao
論文名稱:自動化產生幫助核磁共振結構鑑定用之可能起始結構—應用於具β結構之蛋白質
論文名稱(外文):Automatic generation of possible initial structures to assist structural determination by NMR spectroscopy –An application to β class protein
指導教授:林達顯
指導教授(外文):Ta-Hsien Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立陽明大學
系所名稱:生物資訊研究所
學門:生命科學學門
學類:微生物學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:核磁共振光譜法起始結構三級折疊
外文關鍵詞:NMR spectroscopyinitial structuretertiary folds
相關次數:
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在結構生物學領域中,核磁共振光譜法(nuclear magnetic resonance spectroscopy)再配合分子動力學模擬計算,是一項鑑定蛋白質結構的有力而卓越工具。其決定蛋白質分子之三級結構的主要的步驟包括,由核磁共振實驗來取得結構資訊之數據,例如一系列原子在空間上的限制條件(spatial constraints),再根據這些資訊進行分子動力學的模擬計算,便可得到目標蛋白質分子之三級結構。然而以此方法所得到的結果通常都有很多組不同三級折疊(tertiary fold)的蛋白質結構,而這些結構符合實驗所得之空間限制。造成此結果的主要原因,包括從實驗所取得之結構資訊不足,以及滿足空間限制法本身之限制。因此,往往需要耗費更多的時間來取得正確更多的實驗數據才能獲得正確的折疊構形。改進此缺點的方法一般是先利用同源性類比法(homology modeling),快速建構出蛋白質分子之三級結構模型,再以此模型作為分子模擬計算時的起始結構(initial structure)。然而,當找不到與目標蛋白質分子氨基酸序列相似度夠高的模板時,便無法使用同源性類比法來建立起始結構。本研究之目的,便是發展出一套方法,其可以自動化快速產生核磁共振光譜法鑑定蛋白質結構時的起始結構。只需提供目標蛋白質分子之氨基酸序列,以及利用核磁共振光譜法所得之二級結構,便可自動地快速建立出所有可能的起始結構。本研究發展之方法是應用於具beta結構之蛋白質。
Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy incorporate with molecular dynamics simulation is one of the preeminent techniques for determining the structure of protein. The main procedures include obtaining structural information, such as spatial constraints, from NMR experimental data, and then performing molecular dynamics simulation to calculate 3D structure of protein. Generally, this process produces many possible protein structures, with different tertiary folds. It is time-consuming to identify which structure is the true one. It can be improved by acquiring more structural information from NMR experiments or employing homology modeling to rapidly build a 3D model as an initial structure for structural calculation. However, when the sequence identity is not high enough, one cannot apply homology modeling to build the initial structure. The goal of this study is to develop a protocol for automatic generation of possible initial structures for structural determination by NMR spectroscopy without any significant sequence similarity. One can rapidly generate possible initial structures by providing the sequence information and the secondary structure determined by NMR spectroscopy. An application to�nbeta class protein will be presented.
目 錄

中文摘要 I
英文摘要 II

I. 背景 1
II. 研究方法與材料
2.1 材料 4
2.2 方法 4
2.2.1建立模版資料庫
2.2.1.1蛋白質結構折疊之註解 4
2.2.1.2蛋白質結構折疊之分類 7
2.2.1.3建立模版資料庫 7
2.3 建立起使結構之流程
2.3.1挑選可能之代表性模板 8
2.3.2以二級結構樣式為基準之序列比對 9
2.3.3建立起始結構 10
III. 結果
3.1 建立模版資料庫之結果 11
3.2 建立起使結構之結果
3.2.1模擬實作5條β-strand之α/β class目標蛋白質 12
3.2.2模擬實作9條β-strand之α/β class目標蛋白質 13
IV. 討論 14
文獻參考 17












圖目錄

圖一、PDB碼1sjv註解之範例及其摺疊拓樸圖 19
圖二、PDB碼1nbw模版註解之範例及其摺疊拓樸圖 20
圖三、特殊狀況模版註解之範例及其摺疊拓樸圖 21
圖四、特殊狀況模版註解之範例及其摺疊拓樸圖 22
圖五、特殊狀況模版註解之範例及其摺疊拓樸圖 23
圖六、自動化建立起始結構之流程 24
圖七、模版擴充之範例 25
圖八、分析二級結構樣式 26
圖九、以二級結構樣式為基準之序列比對 27
圖十、1ot3依照1gvh建造之起始結構 28
圖十一、1ot3依照1qhf建造之起始結構 29
圖十二、1ot3依照1ofu建造之起始結構 30
圖十三、1ot3依照1jx7建造之起始結構 31
圖十四、1ot3依照2ldb建造之起始結構 32
圖十五、1ot3之起始結構及其真實結構 33
圖十六、1pla依照1uoj建造之起始結構 34
圖十七、1pla依照1sjg建造之起始結構 35
圖十八、1pla依照1c3h建造之起始結構 36
圖十九、1pla依照1ap2建造之起始結構 37
圖二十、1pla依照2cxg建造之起始結構 38
圖二十一、1pla之起始結構及其真實結構 39
圖二十二、α/β構形之代表性蛋白統計圖 40
圖二十三、all β構形之代表性蛋白統計圖 41

表目錄

表一、α/β蛋白質摺疊除去重複折疊之代表性結構及其註解 42
表二、allβ蛋白質摺疊除去重複折疊之代表性結構及其註解 77
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