基于基因组序列的二级结构预测模型在mems冠状病毒分析中的应用.docx

基于基因组序列的二级结构预测模型在mems冠状病毒分析中的应用 在之前的工作中，我们进行了基于序列和蛋白质的初步分析，并完成了所有结论的第二个结构分析：sscoronovairus（sscov）关于蛋白质的推测。 为进一步证实预测的二级结构, 并且更加形象化地显示SARS冠状病毒编码的各个蛋白质, 我们利用互联网上常用的三级结构预测软件, 对上述诸条蛋白质序列进行了逐一的预测建模, 并进行了简单的附加分析。 1 stpb当前存在的同源性 选用序列: (1) SARS预测蛋白质 (putative protein) 序列, 由5月9日NCBI SARS CoV 参考序列 (NC004718) 得到。考虑到同源建模的需要, 只提交了ORF1ab (ORF, open reading frame, 开放读码框) 、ORF1a、ORF1b (supposed) 和可能的结构蛋白S、M、N、E。 (2) 其他冠状病毒orf1ab及结构蛋白序列:已完成全基因组测序的6种其他冠状病毒的序列 (表1) 。 预测工具:Swiss-Model(由SwissProt提供的目前最著名的蛋白质三级结构预测服务) 。 预测思想:同源比较建模 (homology comparatvie modeling) 分析及显示工具:Swiss-Model 3DModel Blast Search (/SMBlast.html; ProteinExplorer(V 1.982beta, IE6.0) RasMol(Window Version 2.6) 。 分析过程:首先, 我们将上述7条氨基酸序列, 逐一提交给Swiss-Model。提交时的参数选择为Blast Limit=0.00001; Template Choice=default blast search in ExPDB; Result Option=Normal Mode。 返回的结果有如下两个特征: (1) 上述7个推测蛋白, 仅有orf1ab和orf1a返回了预测三级结构得到的pdb格式文件;其他5个蛋白质均未能生成预测的三级结构模型, 返回信息皆为: Searching sequences of known 3D structures. No suitable target found ? Exit At present, SWISS-MODEL will generate models for sequences which respond to these criteria: BLAST search P value : 0.00001 Global degree of sequence identity (SIM) : 25 % Minimal projected model length = 25 aa. (2) orf1ab和orf1a预测得到的三级结构文件完全相同, 且肽链长度仅为301个氨基酸。 由此我们推断:很可能Swiss-Model仅对SARS orf1ab编码的某一个在PDB (Protein Data Bank) 中存在同源模型的序列片段进行了建模。为证实上述推断, 我们利用上述诸序列, 进行了3D Model Blast Search, 即寻找PDB数据库中有高级结构信息的同源序列。果然, SARS orf1ab和orf1a的BlastP结果完全相同 (表2) ;而其他结构蛋白则未找到任何BlastP同源序列。 由表2可见:通过BlastP搜索, 我们在PDB中确实找到了一个与SARS orf1ab中某一段氨基酸序列具有同源性的结构已知的蛋白质——1lvo (PDB ID) 。经PDB数据库检索确证, 它是猪传染性胃肠炎冠状病毒 (Porcine transmissible gastroenteritis coronavirus) 的蛋白酶。 随后, 我们利用Protein Explorer和文本编辑软件查看了orf1ab预测得到的pdb文件中包涵的氨基酸序列及可视化的三级结构模型, 比对orf1ab及其putative protein序列, 发现:Swiss-Model预测建模的氨基酸为SARS orf1ab 3241-3541aa 的一段, 即SARS nsp2 (3CL-PRO) 。具体的蛋白质三级结构 (RasMol Cartoon 模式) 如图1所示 (详细的预测模型pdb文件, 可以访问中国医学生物信息网相关专题网页下载) 。 此外, 为了进一步确证上述“仅存在1lvo一个建模结构模板”的情况是否真实可靠, 我们还对全基因组序列已知的其他6种冠状病毒orf1ab重复了SARS的上述三级结构预测的各项分析。3D Model BlastP返回结果与SARS冠状