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生物信息学-利用在线工具进行蛋白建模及可视化

杨梦磊 |  2023-12-08  | DOI: 10.21769/BioProtoc.v1373
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视频简介生物信息学-利用在线工具进行蛋白建模及可视化
利用在线工具进行蛋白建模及结构的可视化,帮助我们更好地了解我们所研究地蛋白,设计生化分子实验进行探究。
为了方便大家入门,这里我们用到的在线工具如下,操作简单,容易上手:
建模工具:
1.SWISS-MODEL
2.Phyre2
3.I-tasser
4.Alphafold2
可视化工具:
USCF-Chimera
  • 视频介绍

一、视频摘要

蛋白结构是功能的载体,对所研究的蛋白结构进行可视化,可以更好地了解蛋白的结构域、性质,寻找潜在的互作蛋白分子,助力科研实验研究。

 

二、关键词

蛋白建模、蛋白结构、蛋白可视化、蛋白预测

 

三、实验样品信息,试剂、耗材或仪器

1. 样品信息

所研究的蛋白质信息、蛋白序列

2. 试剂和耗材

所研究的蛋白质基本信息、蛋白序列获取:UniProt Knowledgebase (UniProtKB) | UniProt

3. 仪器和软件

3.1. SWISS-MODEL蛋白建模: SWISS-MODEL (expasy.org) ;

3.2. I-TASSER蛋白建模:I-TASSER server for protein structure and function prediction (zhanggroup.org)

3.3. PHYRE2蛋白建模: PHYRE2 Protein Fold Recognition Server (ic.ac.uk)

3.4. AlphaFold 蛋白建模:AlphaFold Protein Structure Database (ebi.ac.uk)

3.5 蛋白可视化及分析: UCSF-chimera软件或Pymol可视化软件

 

 

四、实验操作
4.1.
所研究的蛋白质基本信息、蛋白序列获取:UniProt Knowledgebase (UniProtKB) | UniProt

4.2.利用在线工具对蛋白质进行结构预测,选取可靠的蛋白质进行下游分析

建议根据初步建模结果,选择合适的蛋白建模方法开展下游研究(是否有高同源性模板)SWISS-MODEL蛋白建模: SWISS-MODEL (expasy.org) ;
I-TASSER
蛋白建模:I-TASSER (zhanggroup.org)

PHYRE2蛋白建模: PHYRE2 Protein Fold Recognition Server (ic.ac.uk)

AlphaFold 蛋白建模:AlphaFold Protein Structure Database (ebi.ac.uk)

4.3利用UCSF-Chimera软件或Pymol可视化软件对蛋白进行分析

4.3.1.下载UCSF-Chimera软件(进入官网,根据系统进行按照)

4.3.2. 导入蛋白质PDB文件,然后选择Preset-Publication format

4.3.3. 根据Uniprot数据库给出结构域示意,对蛋白的结构进行相应的赋色,效果如小图

如蛋白质结构域信息缺失,可以利用PFAM软件或SMART软件进行搜寻。

4.3.4. 根据可视化后的结果和STRING等蛋白质互作的数据库信息,将潜在的互作蛋白按类似的方法进行操作,分析二者之间的互作区段。

五、注意事项

1.Pymol软件需要购买后方可用于文章发表,针对实验用途可以使用学生教育版本,免费。

2.建模的结果可以结合蛋白体外表达实验进行实验验证

 

 

六、结果分析(可选)

分析完成后,根据蛋白结构、蛋白性质开展下游研究

 

七、参考文献(可选)

1.Waterhouse A, Bertoni M, Bienert S, et al. SWISS-MODEL: homology modelling of protein structures and complexes. Nucleic Acids Res. 2018;46(W1):W296-W303. doi:10.1093/nar/gky427

2. Zhou X, Zheng W, Li Y, et al. I-TASSER-MTD: a deep-learning-based platform for multi-domain protein structure and function prediction. Nat Protoc. 2022;17(10):2326-2353. doi:10.1038/s41596-022-00728-0

3. Kelley LA, Mezulis S, Yates CM, Wass MN, Sternberg MJ. The Phyre2 web portal for protein modeling, prediction and analysis. Nat Protoc. 2015;10(6):845-858. doi:10.1038/nprot.2015.053

4. Jumper J, Evans R, Pritzel A, et al. Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. Nature. 2021;596(7873):583-589. doi:10.1038/s41586-021-03819-2

5. Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, et al. UCSF Chimera--a visualization system for exploratory research and analysis. J Comput Chem. 2004;25(13):1605-1612. doi:10.1002/jcc.20084

6. Lu XJ. DSSR-enabled innovative schematics of 3D nucleic acid structures with PyMOL. Nucleic Acids Res. 2020;48(13):e74. doi:10.1093/nar/gkaa426     

       

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