自然界中究竟有多少种蛋白质折叠类型

【作者】 王志新；

【机构】 中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室；

【摘要】 根据蛋白质的氨基酸序列预测它的天然三维结构是分子生物学中尚未解决的一个重要问题。随着人类基因组计划的实施和进展,这一问题的解决就显得更加紧迫。目前比较成熟的预测方法是同源建模法。这一方法是依据同一家族的蛋白质具有相似的空间结构的原则,由已知空间结构的蛋白质预测其同源蛋白的三维结构。但这一方法只适用于序列相似性大于30%的同源蛋白质的结构预测,而对于非同源蛋白质来说,目前还没有一个成熟有效的结构预测方法。近年来,国际上几个研究组提出了预测蛋白质三维结构的新策略,这类方法被称为Threading方法或折叠类型识别方法。所谓蛋白质的折叠类型是指蛋白质的二级结构(如α螺旋、β折叠等)的连接方式。这类方法的基本思想是假定被预测蛋白质的折叠类型与某一已知结构的蛋白质的折叠类型相同,这样,蛋白质结构预测的问题就转变为在已知空间结构的蛋白质数据库中,确定一种被预测序列最可能采取的折叠类型,从而大大降低了预测蛋白质结构的难度。目前,这类方法已经成功地预测了几个蛋白质的空间结构。显然,Threading方法是否可以用于预测大多数蛋白质的三维结构在很大程度上取决于自然界中所存在的蛋白质折叠类型的数目。几个研究小组采取不同的假设和方法对这一问题进行了研究,但却得到了完全不同的结果。最近,我们采用严格的统计学的方法研究了这一问题。对三个不同的蛋白质数据库解析了分析,结果表明:①对于各种类型的水溶性蛋白质分子来说,它们的结晶化和结构测定是完全随机的;②大多数的蛋白质折叠类型所包含的蛋白质家族的数目是相等的;③自然界中存在的蛋白质折叠类型大约有650种左右。这样,根据目前蛋白质结构测定的速度,在今后的十年内,我们将有可能测定绝大部分蛋白质的结构类型。更多还原